KR20210134775A - Protection element and battery pack - Google Patents

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유지 기무라
치사토 고모리
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데쿠세리아루즈 가부시키가이샤
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Abstract

고전압이 인가된 경우에도 스파크가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있는 보호 소자 및 이것을 사용한 배터리 팩을 제공한다. 절연 기판(2)과, 퓨즈 엘리먼트(3)와, 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단하는 발열체(4)와, 발열체(4)에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극(5)과, 발열체(4)를 피복하는 절연층(6)과, 절연층(6) 상에 발열체(4)를 따라 형성되어, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)가 보유 지지되는 발열체 인출 전극(7)을 갖고, 발열체(4)는, 통전되면, 발열체 급전 전극(5)측이 고전위부로 되고, 발열체 인출 전극(7)측이 저전위부로 되고, 발열체 인출 전극(7)은, 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되는 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적이, 발열체(4)의 저전위부측으로 연장되는 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적보다도 작다.Provided are a protection device capable of cutting off a current path safely and quickly because a spark is unlikely to occur even when a high voltage is applied, and a battery pack using the same. An insulating substrate 2, a fuse element 3, a heating element 4 for fusion cutting the fuse element 3 by heat generation, a heating element feeding electrode 5 serving as a power supply terminal to the heating element 4, and a heating element ( 4) an insulating layer 6 covering the insulating layer 6 and a heating element lead-out electrode 7 formed along the heating element 4 on the insulating layer 6 and holding the molten conductor 3a of the fuse element 3 When the heating element 4 is energized, the heating element feeding electrode 5 side becomes a high potential part, the heating element extraction electrode 7 side becomes a low potential part, and the heating element extraction electrode 7 becomes the heating element 4 The overlapping area of the distal end portion 7a extending toward the high potential portion and the heating element 4 is smaller than the overlapping area of the base portion 7b extending toward the low potential portion of the heating element 4 and the heating element 4 .

Figure P1020217032503
Figure P1020217032503

Description

보호 소자 및 배터리 팩Protection element and battery pack

본 기술은, 전류 경로를 용단함으로써, 전류 경로 상에 접속된 회로를 보호하는 보호 소자, 및 이것을 사용한 배터리 팩에 관한 것이다. 본 출원은, 일본에서 2019년 4월 10일에 출원된 일본 특허 출원 번호 특원 2019-074956을 기초로 해서 우선권을 주장하는 것이며, 이 출원은 참조됨으로써 본 출원에 원용된다.The present technology relates to a protection element that protects a circuit connected on a current path by fusing the current path, and a battery pack using the same. This application claims priority on the basis of Japanese Patent Application No. Japanese Patent Application No. 2019-074956 for which it applied in Japan on April 10, 2019, This application is used for this application by reference.

충전해서 반복 이용할 수 있는 이차 전지의 대부분은, 배터리 팩에 가공되어 유저에게 제공된다. 특히 중량 에너지 밀도가 높은 리튬 이온 이차 전지에 있어서는, 유저 및 전자 기기의 안전을 확보하기 위해서, 일반적으로 과충전 보호, 과방전 보호 등의 몇 가지의 보호 회로를 배터리 팩에 내장하여, 소정의 경우에 배터리 팩의 출력을 차단하는 기능을 갖고 있다.Most of the rechargeable batteries that can be recharged and used repeatedly are processed into battery packs and provided to users. In particular, in a lithium ion secondary battery having a high weight energy density, in order to ensure the safety of users and electronic devices, in general, several protection circuits such as overcharge protection and overdischarge protection are built into the battery pack, It has a function to cut off the output of the battery pack.

많은 리튬 이온 이차 전지를 사용한 전자 장치에 있어서는, 배터리 팩에 내장된 FET 스위치를 사용해서 출력의 ON/OFF를 행함으로써, 배터리 팩의 과충전 보호 또는 과방전 보호 동작을 행한다. 그러나, 어떠한 원인으로 FET 스위치가 단락 파괴된 경우, 낙뢰 서지 등이 인가되어 순간적인 대전류가 흘렀을 경우, 혹은 배터리 셀의 수명에 의해 출력 전압이 비정상적으로 저하되거나, 반대로 과대 이상 전압을 출력한 경우에도 배터리 팩이나 전자 기기는, 발화 등의 사고로부터 보호되어야만 한다. 그래서, 이러한 상정할 수 있는 어떠한 이상 상태에서도, 배터리 셀의 출력을 안전하게 차단하기 위해서, 외부로부터의 신호에 의해 전류 경로를 차단하는 기능을 갖는 퓨즈 소자로 이루어지는 보호 소자가 사용되고 있다.In an electronic device using many lithium ion secondary batteries, the overcharge protection or overdischarge protection operation of a battery pack is performed by performing ON/OFF of an output using the FET switch built into a battery pack. However, even if the FET switch is short-circuited and destroyed for some reason, when a momentary large current flows due to a lightning surge, etc., or when the output voltage is abnormally lowered due to the life of the battery cell, or, conversely, even when an excessive abnormal voltage is output. A battery pack or an electronic device must be protected from accidents such as ignition. Therefore, in order to safely cut off the output of the battery cell in any conceivable abnormal state, a protection element composed of a fuse element having a function of blocking a current path by a signal from the outside is used.

이러한 리튬 이온 이차 전지 등에 적합한 보호 회로의 보호 소자로서, 보호 소자 내부에 발열체를 갖고, 이 발열체의 발열에 의해 전류 경로 상의 가용 도체를 용단하는 구조가 사용되고 있다.As a protection element of a protection circuit suitable for such a lithium ion secondary battery etc., the structure which has a heating element inside a protection element, and cuts the soluble conductor on a current path by fusion is used by heat_generation|fever of this heating element.

리튬 이온 이차 전지의 용도는, 근년 확대되고 있어, 보다 대전류의 용도, 예를 들어 전동 드라이버 등의 전동 공구나, 하이브리드카, 전기 자동차, 전동 전기 자전거 등의 수송 기기에 채용이 검토되어, 일부 채용이 개시되어 있다. 이러한 용도에 있어서, 특히 기동 시 등에는, 수 10A 내지 100A를 초과하는 대전류가 흐르는 경우가 있다. 이러한 대전류 용량에 대응한 보호 소자의 실현이 요망되고 있다.The use of lithium ion secondary batteries has been expanding in recent years, and adoption is being considered for use of larger currents, for example, electric tools such as electric drivers, and transportation equipment such as hybrid cars, electric vehicles, and electric electric bicycles, and is partially adopted. This is disclosed. In such a use, a large current exceeding several 10 A to 100 A may flow, especially at the time of start-up. Realization of a protection element corresponding to such a large current capacity is desired.

이러한 대전류에 대응하는 보호 소자를 실현하기 위해서, 단면적을 증대시킨 가용 도체를 사용하고, 이 가용 도체의 표면에, 발열체를 형성한 절연 기판을 접속한 보호 소자가 제안되어 있다.In order to implement|achieve the protection element corresponding to such a large current, the protection element which used the soluble conductor which increased the cross-sectional area, and connected the insulating board which provided the heat generating body to the surface of this soluble conductor is proposed.

도 25는, 종래의 보호 소자의 일 구성예를 도시하는 도면이며, (A)는 커버 부재를 생략해서 도시하는 평면도이며, (B)는 단면도이며, (C)는 저면도이다. 도 25에 도시하는 보호 소자(100)는, 절연 기판(101)과, 절연 기판(101)의 표면 상에 형성된 제1, 제2 전극(102, 103)과, 절연 기판(101)의 표면에 형성된 발열체(104)와, 발열체(104)를 피복하는 절연층(105)과, 절연층(105) 상에 적층됨과 함께 발열체(104)와 접속된 발열체 인출 전극(106)과, 제1 전극(102), 발열체 인출 전극(106) 및 제2 전극(103)에 걸쳐 접속용 땜납을 개재해서 탑재되는 퓨즈 엘리먼트(107)를 구비한다.25 : is a figure which shows one structural example of the conventional protection element, (A) is a top view which abbreviate|omits a cover member and shows, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view. The protection element 100 shown in FIG. 25 includes an insulating substrate 101 , first and second electrodes 102 and 103 formed on the surface of the insulating substrate 101 , and on the surface of the insulating substrate 101 . The formed heating element 104, the insulating layer 105 covering the heating element 104, the heating element withdrawing electrode 106 laminated on the insulating layer 105 and connected to the heating element 104, and a first electrode ( 102 , a fuse element 107 mounted over the heating element lead-out electrode 106 , and the second electrode 103 via a solder for connection.

제1, 제2 전극(102, 103)은, 보호 소자(100)가 접속되는 외부 회로의 전류 경로 상에 접속되는 단자부이며, 각각 절연 기판(101)의 이면에 형성된 제1, 제2 외부 접속 전극(102a, 103a)과 캐스텔레이션을 통해서 접속되어 있다. 보호 소자(100)는, 제1, 제2 외부 접속 전극(102a, 103a)이, 보호 소자(100)가 실장되는 외부 회로 기판에 마련된 접속 전극에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(107)가 외부 회로 기판 상에 형성된 전류 경로의 일부에 내장된다.The first and second electrodes 102 and 103 are terminal portions connected on a current path of an external circuit to which the protection element 100 is connected, and first and second external connections formed on the back surface of the insulating substrate 101, respectively. It is connected to the electrodes 102a and 103a through a castellation. In the protection element 100 , the first and second external connection electrodes 102a and 103a are connected to connection electrodes provided on an external circuit board on which the protection element 100 is mounted, so that the fuse element 107 is connected to the external circuit board. embedded in part of the current path formed on it.

발열체(104)는, 비교적 저항값이 높고 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru 등 또는 이들을 포함하는 재료로 이루어진다. 또한, 발열체(104)는, 절연 기판(101)의 표면 상에 형성된 발열체 급전 전극(108)과 접속되어 있다. 발열체 급전 전극(108)은, 절연 기판(101)의 이면에 형성된 제3 외부 접속 전극(108a)과 캐스텔레이션을 통해서 접속되어 있다. 보호 소자(100)는, 제3 외부 접속 전극(108a)이 보호 소자(100)가 실장되는 외부 회로 기판에 마련된 접속 전극에 접속됨으로써, 발열체(104)가 외부 회로에 마련된 외부 전원과 접속되어 있다. 그리고, 발열체(104)는, 도시하지 않은 스위치 소자 등에 의해, 상시, 전류 및 발열이 제어되어 있다.The heating element 104 is a member having a relatively high resistance value and is a conductive member that generates heat when energized, and is made of, for example, nichrome, W, Mo, Ru, or the like, or a material containing these. Further, the heating element 104 is connected to the heating element feeding electrode 108 formed on the surface of the insulating substrate 101 . The heating element feeding electrode 108 is connected to the third external connection electrode 108a formed on the back surface of the insulating substrate 101 via a castel. In the protection element 100, the third external connection electrode 108a is connected to a connection electrode provided on an external circuit board on which the protection element 100 is mounted, whereby the heating element 104 is connected to an external power supply provided in the external circuit. . In addition, as for the heat generating element 104, electric current and heat generation are always controlled by a switch element etc. which are not shown in figure.

발열체(104)는, 유리층 등으로 이루어지는 절연층(105)에 의해 피복됨과 함께, 절연층(105) 상에 발열체 인출 전극(106)이 형성됨으로써, 절연층(105)을 개재해서 발열체 인출 전극(106)이 중첩되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극(106) 상에는, 제1, 제2 전극(102, 103)간에 걸쳐 접속된 퓨즈 엘리먼트(107)가 접속되어 있다.The heating element 104 is covered with an insulating layer 105 made of a glass layer or the like, and the heating element extraction electrode 106 is formed on the insulating layer 105 , so that the heating element extraction electrode is interposed through the insulating layer 105 . (106) is superimposed. Further, on the heating element lead-out electrode 106, a fuse element 107 connected between the first and second electrodes 102 and 103 is connected.

이에 의해, 보호 소자(100)는, 발열체(104)와 퓨즈 엘리먼트(107)가 중첩됨으로써 열적으로 접속되어, 발열체(104)가 통전에 의해 발열하면 퓨즈 엘리먼트(107)를 용단할 수 있다.Thereby, the protection element 100 is thermally connected by overlapping the heating element 104 and the fuse element 107, and when the heating element 104 generates heat by energization, the fuse element 107 can be cut by melting.

퓨즈 엘리먼트(107)는, Pb 프리 땜납 등의 저융점 금속이나 Ag, Cu 또는 이들을 주성분으로 하는 합금 등의 고융점 금속에 의해 형성되고, 혹은 저융점 금속과 고융점 금속의 적층 구조를 갖는다. 그리고, 퓨즈 엘리먼트(107)는, 제1 전극(102)으로부터 발열체 인출 전극(106)을 걸쳐서 제2 전극(103)에 걸쳐 접속됨으로써, 보호 소자(100)가 내장된 외부 회로의 전류 경로의 일부를 구성한다. 그리고, 퓨즈 엘리먼트(107)는, 정격을 초과하는 전류가 통전함으로써 자기 발열(줄열)에 의해 용단되고, 혹은 발열체(104)의 발열에 의해 용단되어, 제1, 제2 전극(102, 103)간을 차단한다.The fuse element 107 is formed of a low-melting-point metal such as Pb-free solder, or a high-melting-point metal such as Ag, Cu, or an alloy having these as a main component, or has a laminated structure of a low-melting-point metal and a high-melting-point metal. In addition, the fuse element 107 is connected from the first electrode 102 to the heating element extraction electrode 106 to the second electrode 103 , so that a part of the current path of the external circuit in which the protection element 100 is incorporated. make up Then, the fuse element 107 is fused by self-heating (Joule heat) when a current exceeding the rating is applied, or is fused by heat of the heating element 104, so that the first and second electrodes 102 and 103 are fused. block the liver

그리고, 보호 소자(100)는, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 필요가 생기면, 스위치 소자에 의해 발열체(104)에 통전된다. 이에 의해, 보호 소자(100)는, 발열체(104)가 고온으로 발열되어, 외부 회로의 전류 경로 상에 내장된 퓨즈 엘리먼트(107)가 용융된다. 퓨즈 엘리먼트(107)의 용융 도체는, 습윤성이 높은 발열체 인출 전극(106) 및 제1, 제2 전극(102, 103)에 가까이 끌어당겨짐으로써 퓨즈 엘리먼트(107)가 용단된다. 따라서, 보호 소자(100)는, 제1 전극(102) 내지 발열체 인출 전극(106) 내지 제2 전극(103)의 사이를 용단시켜, 외부 회로의 전류 경로를 차단할 수 있다.Then, when it is necessary to cut off the current path of the external circuit, the protection element 100 is energized by the switch element to the heating element 104 . As a result, in the protection element 100 , the heating element 104 is heated at a high temperature, and the fuse element 107 built in the current path of the external circuit is melted. The molten conductor of the fuse element 107 is drawn close to the heat generating element extraction electrode 106 and the first and second electrodes 102 and 103 with high wettability, whereby the fuse element 107 is fused. Accordingly, the protection element 100 may cut the gap between the first electrode 102 and the heating element lead-out electrode 106 to the second electrode 103 to block the current path of the external circuit.

또한, 보호 소자로서는, 도 25에 도시하는 구성 이외에도 도 26에 도시하는 바와 같이, 2개의 발열체(104)를 구비한 것도 제안되어 있다. 도 26에 도시하는 보호 소자(110)는, 절연 기판(101)의 표면 상의 제1, 제2 전극(102, 103)간에, 2개의 발열체(104)가 병렬로 마련되어 있다. 각 발열체(104)는 절연층(105)에 의해 피복됨과 함께, 절연층(105) 상에 마련된 발열체 인출 전극(106)이, 양쪽 발열체(104)간에 걸치도록 중첩 형성되어 있다.Moreover, as a protection element, as shown in FIG. 26 besides the structure shown in FIG. 25, the thing provided with the two heat generating elements 104 is proposed. In the protection element 110 shown in FIG. 26 , two heat generating elements 104 are provided in parallel between the first and second electrodes 102 and 103 on the surface of the insulating substrate 101 . Each heating element 104 is covered with an insulating layer 105 , and a heating element lead-out electrode 106 provided on the insulating layer 105 is overlapped so as to span between both heating elements 104 .

또한, 도 26에 도시하는 보호 소자(110)에서는, 절연 기판(101)의 이면에 집전극(111)이 형성됨과 함께, 발열체 인출 전극(106)과 집전극(111)간을 관통하는 복수의 관통 구멍(112)이 마련되어 있다. 집전극(111) 및 관통 구멍(112)은, 발열체 인출 전극(106) 상에서 용융된 퓨즈 엘리먼트(107)의 용융 도체를 흡인해서 대전류 용도에 대응하여 대형화한 퓨즈 엘리먼트(107)의 용융 도체의 보유 지지 용량을 증가시키는 것이며, 관통 구멍(112)의 내주면에는 도전층이 형성되어 있다.Further, in the protection element 110 shown in FIG. 26 , the collecting electrode 111 is formed on the back surface of the insulating substrate 101 , and a plurality of penetrating elements between the heating element extraction electrode 106 and the collecting electrode 111 are formed. A through hole 112 is provided. The collecting electrode 111 and the through hole 112 attract the molten conductor of the fuse element 107 molten on the heating element lead-out electrode 106 and hold the molten conductor of the fuse element 107 which is enlarged in response to a large current application. The carrying capacity is increased, and a conductive layer is formed on the inner peripheral surface of the through hole 112 .

일본 특허 공개 제2018-78046호 공보Japanese Patent Laid-Open No. 2018-78046

도 25에 도시하는 보호 소자(100)나 도 26에 도시하는 보호 소자(110)와 같은 종래 구조에서는, 대전류 용도의 리튬 이온 이차 전지의 보호 회로에 사용된 경우, 발열체(104)에 전력을 공급하는 외부 전원으로서 당해 대전류 용도의 리튬 이온 이차 전지가 사용되므로, 보호 소자(100)의 작동 시에 발열체 급전 전극(108)에 고전압이 인가되게 된다.In a conventional structure such as the protection element 100 shown in FIG. 25 or the protection element 110 shown in FIG. 26, when used in a protection circuit of a lithium ion secondary battery for a large current application, power is supplied to the heating element 104 Since the lithium ion secondary battery for the high current is used as the external power source, a high voltage is applied to the heating element feeding electrode 108 when the protection element 100 is operated.

이 때문에, 보호 소자(100)에 있어서는, 도 27에 도시하는 바와 같이, 발열체 급전 전극(108)으로부터 발열체 인출 전극(106)의 선단에 스파크(방전)가 발생하여, 발열체 인출 전극(106)이 파손되는 경우가 있다. 그리고, 발열체 인출 전극(106)이 파손되면, 파손 개소에서 퓨즈 엘리먼트(107)에의 열전도율이 낮아져서, 퓨즈 엘리먼트(107)를 용단시킬 때까지의 시간이 연장되어, 빠르고 안전하게 전류 경로를 차단할 수 없게 될 우려가 있다.For this reason, in the protection element 100, as shown in FIG. 27, a spark (discharge) is generated from the heating element feeding electrode 108 to the tip of the heating element extraction electrode 106, and the heating element extraction electrode 106 is It may be damaged. And, when the heating element lead-out electrode 106 is damaged, the thermal conductivity to the fuse element 107 at the damaged location is lowered, and the time until the fuse element 107 is blown by melting is prolonged, so that the current path cannot be cut off quickly and safely. There are concerns.

또한, 도 28에 도시하는 바와 같이, 보호 소자(110)에 있어서도, 발열체 급전 전극(108)으로부터 발열체 인출 전극(106)의 선단에 스파크가 발생하여 발열체 인출 전극(106)이 파손되면, 파손 개소에서 퓨즈 엘리먼트(107)에의 열전도율이 낮아져서, 퓨즈 엘리먼트(107)를 용단시킬 때까지의 시간이 연장되어, 빠르고 안전하게 전류 경로를 차단할 수 없게 될 우려가 있다. 또한, 절연층(유리층)(105)은, 발열체(104)의 열을 효율적으로 발열체 인출 전극(106)이나 퓨즈 엘리먼트(107)에 전달하기 위해서, 두께가 10 내지 40㎛로 얇게 형성되어 있어, 장시간에 걸쳐 발열체(104)의 열이 가해짐으로써 파손이 생기는 경우가 있다. 그리고, 도 29에 도시하는 바와 같이, 절연층(105)의 파손 개소에서 발열체(104)의 고전위측으로부터 발열체 인출 전극(106)의 중앙부에 스파크가 발생할 우려가 있다. 이에 의해 발열체 인출 전극(106)이 파손되면, 절연층(105)의 파손에 더하여 발열체 인출 전극(106)의 파손에 의해, 퓨즈 엘리먼트(107)에의 열전도율이 낮아져서, 퓨즈 엘리먼트(107)를 용단시킬 때까지의 시간이 연장되어, 빠르고 안전하게 전류 경로를 차단할 수 없게 될 우려가 있다.In addition, as shown in Fig. 28, also in the protection element 110, when a spark is generated at the tip of the heating element lead-out electrode 106 from the heating-element feeding electrode 108 and the heating-element lead-out electrode 106 is damaged, the damaged location , the thermal conductivity to the fuse element 107 is lowered, and the time until the fuse element 107 is melted is prolonged, and there is a risk that the current path cannot be cut off quickly and safely. In addition, the insulating layer (glass layer) 105 is formed as thin as 10 to 40 µm in thickness in order to efficiently transfer the heat of the heating element 104 to the heating element extraction electrode 106 and the fuse element 107 . , the heat of the heating element 104 may be applied over a long period of time, resulting in damage. And, as shown in FIG. 29 , there is a fear that sparks may be generated in the central portion of the heating element lead-out electrode 106 from the high potential side of the heating element 104 at the damaged portion of the insulating layer 105 . As a result, when the heating element extraction electrode 106 is damaged, the thermal conductivity to the fuse element 107 is lowered due to the failure of the heating element extraction electrode 106 in addition to the destruction of the insulating layer 105 , and thus the fuse element 107 is to be blown by melting. There is a possibility that the time until the time is extended, making it impossible to cut off the current path quickly and safely.

이러한 스파크에 수반하는 전극 파괴에 의해 퓨즈 엘리먼트가 녹다 남아서 전류 차단이 저해되는 리스크는, 고전압, 대전류화에 따라 퓨즈 엘리먼트가 대형화함에 따라서, 또한 전류 정격이 향상되어 전계 강도가 높아짐에 따라서, 나아가, 보호 소자의 소형화에 수반하는 발열체 급전 전극(108)과 발열체 인출 전극(106)의 근접화나 절연층의 박형화에 수반하여 커지게 된다.The risk that the fuse element is melted and left behind due to electrode destruction accompanying such sparks and current interruption is inhibited, as the size of the fuse element increases with the increase in voltage and current, and as the current rating improves and the electric field strength increases, further, The size of the protective element increases with the increase in the proximity of the heating element feeding electrode 108 and the heating element extraction electrode 106 accompanying the miniaturization of the protection element and reduction of the thickness of the insulating layer.

따라서, 발열체를 내장한 보호 소자에 있어서, 고전압, 대전류화에 대응함과 함께, 소자 내부에서 전극 파괴를 일으키지 않고 보다 안전하면서도 또한 빠르게 작동하는 대책이 요구되고 있다.Therefore, in the protection element with a built-in heating element, a countermeasure which respond|corresponds to a high voltage and a large current, and does not generate|occur|produce an electrode breakdown inside an element, and operates more safely and quickly is calculated|required.

그래서, 본 기술은, 고전압이 인가된 경우에도 스파크가 발생하기 어려워, 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있는 보호 소자 및 이것을 사용한 배터리 팩을 제공하는 것을 목적으로 한다.Therefore, an object of the present technology is to provide a protection element that is less likely to generate a spark even when a high voltage is applied, and can safely and quickly cut off a current path, and a battery pack using the same.

상술한 과제를 해결하기 위해서, 본 기술에 관한 보호 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판의 일면측에 마련된 퓨즈 엘리먼트와, 상기 절연 기판에 형성되어, 발열에 의해 상기 퓨즈 엘리먼트를 용단하는 발열체와, 상기 발열체의 일단과 접속되어 상기 발열체에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극과, 상기 발열체를 피복하는 절연층과, 상기 발열체의 타단과 접속되고, 상기 절연층 상에 상기 발열체를 따라 형성되어, 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체가 보유 지지되는 발열체 인출 전극을 갖고, 상기 발열체는, 상기 발열체 급전 전극을 통해서 통전되면, 상기 발열체 급전 전극측이 고전위부로 되고, 상기 발열체 인출 전극측이 저전위부로 되고, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 발열체의 고전위부측으로 연장되는 선단부와 상기 발열체의 중첩 면적이, 상기 발열체의 저전위부측으로 연장되는 기초부와 상기 발열체의 중첩 면적보다도 작은 것이다.In order to solve the above problems, the protection element according to the present technology includes an insulating substrate, a fuse element provided on one side of the insulating substrate, and a heating element formed on the insulating substrate to fuse the fuse element by heat generation; , a heating element feeding electrode connected to one end of the heating element as a power supply terminal to the heating element, an insulating layer covering the heating element, and the other end of the heating element being connected to the other end of the heating element and formed along the heating element on the insulating layer, has a heating element lead-out electrode in which the molten conductor of the fuse element is held, and the heating element, when energized through the heating element-feeding electrode, the heating element-feeding electrode side becomes a high-potential part, and the heating-element lead-out electrode side becomes a low-potential part , In the heating element lead-out electrode, the overlapping area of the front end portion extending toward the high potential portion of the heating element and the heating element is smaller than the overlapping area of the base portion extending toward the low potential portion of the heating element and the heating element.

또한, 본 기술에 관한 배터리 팩은, 1개 이상의 배터리 셀과, 상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속되어, 해당 충방전 경로를 차단하는 보호 소자와, 상기 배터리 셀의 전압 값을 검출해서 상기 보호 소자에의 통전을 제어하는 전류 제어 소자를 구비하고, 상기 보호 소자는, 절연 기판과, 상기 절연 기판의 일면측에 마련된 퓨즈 엘리먼트와, 상기 절연 기판에 형성되어, 발열에 의해 상기 퓨즈 엘리먼트를 용단하는 발열체와, 상기 발열체의 일단과 접속되어 상기 발열체에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극과, 상기 발열체를 피복하는 절연층과, 상기 발열체의 타단과 접속되고, 상기 절연층 상에 상기 발열체를 따라 형성되어, 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체가 보유 지지되는 발열체 인출 전극을 갖고, 상기 발열체는, 상기 발열체 급전 전극을 통해서 통전되면, 상기 발열체 급전 전극측이 고전위부로 되고, 상기 발열체 인출 전극측이 저전위부로 되고, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 발열체의 고전위부측으로 연장되는 선단부와 상기 발열체의 중첩 면적이, 상기 발열체의 저전위부측으로 연장되는 기초부와 상기 발열체의 중첩 면적보다도 작은 것이다.In addition, the battery pack according to the present technology includes one or more battery cells, a protection element connected on a charge/discharge path of the battery cell to block the charge/discharge path, and a voltage value of the battery cell by detecting the A current control element for controlling conduction to the protection element is provided, wherein the protection element includes an insulating substrate, a fuse element provided on one side of the insulating substrate, and a fuse element formed on the insulating substrate to heat the fuse element by heat. A heating element to be cut by melting, a heating element feeding electrode connected to one end of the heating element as a power supply terminal to the heating element, an insulating layer covering the heating element, and the other end of the heating element connected to the insulating layer, the heating element is formed on the insulating layer and a heating element lead-out electrode in which the molten conductor of the fuse element is held. The heating element lead-out electrode is a low-potential portion, and the overlapping area of the front end portion extending toward the high-potential portion of the heating element and the heating element is smaller than the overlapping area of the base portion and the heating element extending toward the low-potential portion of the heating element.

본 기술에 의하면, 발열체 인출 전극의 선단부는, 발열체의 고전위부측으로 연장되어 있지만, 발열체와의 중첩 면적이 기초부와 발열체의 중첩 면적보다도 작다. 이에 의해, 선단부는, 발열체의 고전위부와의 거리나 대향 면적(중첩 면적)이 작게 되어, 그만큼 방전 경로가 형성되기 어려워져서 스파크가 발생하기 어렵게 되어 있다. 따라서, 고전압이 인가된 경우에도 스파크가 발생하기 어려워, 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다.According to the present technology, although the tip of the heating element lead-out electrode extends toward the high potential portion of the heating element, the overlapping area with the heating element is smaller than the overlapping area between the base and the heating element. As a result, the distance and the opposing area (overlapping area) of the front end of the heating element to the high-potential portion of the heating element are reduced, making it difficult to form a discharge path and thus making it difficult to generate sparks. Therefore, it is difficult to generate a spark even when a high voltage is applied, so that the current path can be cut off safely and quickly.

도 1은 본 기술이 적용된 보호 소자의 제1 실시 형태를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 2는 본 기술이 적용된 보호 소자에 있어서 퓨즈 엘리먼트가 용단된 상태를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 3은 본 기술이 적용된 보호 소자에 있어서 발열체 인출 전극의 변형예를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 4는 본 기술이 적용된 보호 소자에 있어서 발열체 인출 전극의 변형예를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 5는 퓨즈 엘리먼트의 외관 사시도이다.
도 6은 배터리 팩의 구성예를 도시하는 회로도이다.
도 7은 제1 실시 형태에 따른 보호 소자의 회로도이다.
도 8은 비교예에 관한 보호 소자를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 9는 비교예에 관한 보호 소자에 있어서, 퓨즈 엘리먼트가 녹다 남아서 용단되지 않는 상태를 도시하는 평면도이다.
도 10은 본 기술이 적용된 보호 소자의 제2 실시 형태를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 11은 제2 실시 형태에 따른 보호 소자에 있어서, 발열체 인출 전극의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 12는 제2 실시 형태에 따른 보호 소자의 회로도이다.
도 13은 제2 실시 형태에 따른 보호 소자에 있어서, 발열체 인출 전극의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 14는 제2 실시 형태에 따른 보호 소자에 있어서, 발열체 인출 전극의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 15는 제2 실시 형태에 따른 보호 소자에 있어서, 절연 기판의 이면에 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체를 보유 지지하는 보유 지지 전극을 형성한 변형예를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 16은 도 15에 도시하는 보호 소자에 있어서 퓨즈 엘리먼트가 용단된 상태를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도이다.
도 17의 (A) 내지 (D)는 제2 실시 형태에 따른 보호 소자에 있어서, 발열체의 변형예를 도시하는 평면도이다.
도 18은 본 기술이 적용된 보호 소자의 제3 실시 형태를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 19는 제3 실시 형태에 따른 보호 소자에 있어서 퓨즈 엘리먼트가 용단된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 20은 퓨즈 엘리먼트를 복수의 용단 부재에 끼움 지지시킨 구성을 도시하는 단면도이다.
도 21은 도 20에 도시하는 보호 소자의 회로도이다.
도 22는 도 20에 도시하는 보호 소자에 있어서 퓨즈 엘리먼트가 용단된 상태를 도시하는 단면도이다.
도 23은 비교예에 관한 보호 소자를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 24는 비교예에 관한 보호 소자에 있어서, 퓨즈 엘리먼트가 녹다 남아서 용단되지 않는 상태를 도시하는 평면도이다.
도 25는 종래의 보호 소자를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 26은 종래의 보호 소자를 도시하는 도면이며, (A)는 평면도, (B)는 단면도, (C)는 저면도이다.
도 27은 도 25에 도시하는 보호 소자에 있어서, 스파크가 발생한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 28은 도 26에 도시하는 보호 소자에 있어서, 스파크가 발생한 상태를 도시하는 평면도이다.
도 29는 도 26에 도시하는 보호 소자에 있어서, 스파크가 발생한 상태를 도시하는 평면도이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS It is a figure which shows 1st Embodiment of the protection element to which this technology was applied, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
2 is a view showing a state in which a fuse element is fused in a protection element to which the present technology is applied, (A) is a plan view, (B) is a cross-sectional view.
3 is a view showing a modified example of the heating element extraction electrode in the protection element to which the present technology is applied, (A) is a plan view, (B) is a cross-sectional view.
4 is a view showing a modified example of a heating element extraction electrode in a protection element to which the present technology is applied, (A) is a plan view, (B) is a cross-sectional view.
5 is an external perspective view of a fuse element.
6 is a circuit diagram showing a configuration example of a battery pack.
7 is a circuit diagram of the protection element according to the first embodiment.
It is a figure which shows the protection element which concerns on a comparative example, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
9 is a plan view illustrating a state in which a fuse element is not fused by melting and remaining in a protection element according to a comparative example.
It is a figure which shows 2nd Embodiment of the protection element to which this technology was applied, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
Fig. 11 is a plan view showing a modified example of the heating element lead-out electrode in the protection element according to the second embodiment.
12 is a circuit diagram of a protection element according to the second embodiment.
Fig. 13 is a plan view showing a modified example of the heat generating element lead-out electrode in the protection element according to the second embodiment.
Fig. 14 is a plan view showing a modified example of the heat generating body lead-out electrode in the protection element according to the second embodiment.
15 is a view showing a modified example in which a holding electrode for holding a molten conductor of a fuse element is formed on the back surface of an insulating substrate in the protection element according to the second embodiment, (A) is a plan view, (B) ) is a cross-sectional view, (C) is a bottom view.
Fig. 16 is a view showing a state in which the fuse element is fused in the protection element shown in Fig. 15, (A) is a plan view, (B) is a sectional view.
17A to 17D are plan views showing a modified example of the heating element in the protection element according to the second embodiment.
18 : is a figure which shows 3rd Embodiment of the protection element to which this technology was applied, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
19 is a cross-sectional view showing a state in which the fuse element is blown by fusion in the protection element according to the third embodiment.
20 is a cross-sectional view illustrating a configuration in which a fuse element is clamped by a plurality of fusing members.
Fig. 21 is a circuit diagram of the protection element shown in Fig. 20;
Fig. 22 is a cross-sectional view showing a state in which the fuse element is fused in the protection element shown in Fig. 20;
23 : is a figure which shows the protection element which concerns on the comparative example, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
24 is a plan view illustrating a state in which a fuse element is not fused by melting and remaining in the protection element according to the comparative example.
25 : is a figure which shows the conventional protection element, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
26 : is a figure which shows the conventional protection element, (A) is a top view, (B) is sectional drawing, (C) is a bottom view.
Fig. 27 is a plan view showing a state in which sparks are generated in the protection element shown in Fig. 25;
Fig. 28 is a plan view showing a state in which sparks are generated in the protection element shown in Fig. 26;
Fig. 29 is a plan view showing a state in which sparks are generated in the protection element shown in Fig. 26;

이하, 본 기술이 적용된 보호 소자 및 배터리 팩에 대해서, 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 기술은, 이하의 실시 형태에만 한정되는 것은 아니며, 본 기술의 요지를 일탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능한 것은 물론이다. 또한, 도면은 모식적인 것으로, 각 치수의 비율 등은 현실의 것과는 다른 경우가 있다. 구체적인 치수 등은 이하의 설명을 참작해서 판단해야 할 것이다. 또한, 도면 상호간에 있어서도 서로의 치수 관계나 비율이 다른 부분이 포함되어 있는 것은 물론이다.Hereinafter, a protection element and a battery pack to which the present technology is applied will be described in detail with reference to the drawings. In addition, this technique is not limited only to the following embodiment, It goes without saying that various changes are possible within the range which does not deviate from the summary of this technique. In addition, the drawings are schematic, and the ratio of each dimension, etc. may differ from an actual thing. Specific dimensions and the like should be determined in consideration of the following description. It goes without saying that parts having different dimensional relationships and ratios are included in the drawings as well.

[제1 실시 형태: 발열체 오버랩 구조][First Embodiment: Heating Element Overlap Structure]

본 기술이 적용된 보호 소자의 제1 실시 형태에 대해서 설명한다. 본 기술이 적용된 보호 소자(1)는, 도 1의 (A) 내지 (C)에 도시하는 바와 같이, 절연 기판(2)과, 절연 기판(2)의 표면(2a)측에 마련된 퓨즈 엘리먼트(3)와, 절연 기판(2)에 형성되어, 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단하는 발열체(4)와, 발열체(4)의 일단과 접속되어 발열체(4)에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극(5)과, 발열체(4)를 피복하는 절연층(6)과, 발열체(4)의 타단과 접속되고, 절연층(6) 상에 발열체(4)를 따라 형성되어, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)가 보유 지지되는 발열체 인출 전극(7)을 갖는다.A first embodiment of the protection element to which the present technology is applied will be described. The protection element 1 to which this technology was applied, as shown in FIGS. 3), a heating element 4 formed on the insulating substrate 2 and fusing the fuse element 3 by heat generation, and a heating element feeding terminal connected to one end of the heating element 4 to serve as a power supply terminal to the heating element 4 The electrode 5, the insulating layer 6 covering the heating element 4, and the other end of the heating element 4 are connected, are formed on the insulating layer 6 along the heating element 4, and the fuse element 3 ) has a heating element lead-out electrode 7 on which the molten conductor 3a is held.

또한, 발열체(4)는, 발열체 급전 전극(5)을 통해서 통전되면, 발열체 급전 전극(5)측이 고전위부로 되고, 발열체 인출 전극(7)측이 저전위부로 된다. 그리고, 발열체 인출 전극(7)은, 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되는 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적이, 발열체(4)의 저전위부측으로 연장되는 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적보다도 작은 것을 특징으로 한다.Moreover, in the heating element 4, when electricity is supplied through the heating element feeding electrode 5, the heating element feeding electrode 5 side becomes a high potential part, and the heating element lead-out electrode 7 side becomes a low potential part. And, the heating element lead-out electrode 7 has a tip portion 7a extending toward the high potential portion of the heating element 4 and a base portion 7b in which the overlapping area of the heating element 4 extends toward the low potential portion side of the heating element 4 and It is characterized in that it is smaller than the overlapping area of the heating element (4).

이에 의해, 보호 소자(1)는, 고전압이 인가된 경우에도 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다. 이것은 이하의 이유에 의한 것이라고 생각된다.Accordingly, the protection element 1 can cut off the current path safely and quickly because sparks (discharge) do not easily occur even when a high voltage is applied. This is considered to be based on the following reasons.

즉, 스파크는, 절연층을 개재해서 대향하는 전극간에 있어서, 고전위부로부터 저전위부에 걸쳐서 절연 파괴가 생김으로써 순간적으로 대전류가 흐르는 현상이다. 외부 전원과 접속되어, 고전압이 인가되는 발열체(4)는, 발열체 급전 전극(5)과 접속되어 있는 일단측이, 발열체 인출 전극(7)과 접속되어 있는 타단측보다도 고전위이다. 발열체 인출 전극(7)의 선단부(7a)는, 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되어 있는데, 발열체(4)와의 중첩 면적이 기초부(7b)의 발열체(4)와의 중첩 면적보다도 작다. 이에 의해, 선단부(7a)는, 발열체(4)의 고전위부와의 거리나 대향 면적(중첩 면적)이 작게 되어, 그만큼 방전 경로가 형성되기 어려워져서 스파크가 발생하기 어렵게 되어 있다.That is, the spark is a phenomenon in which a large current flows instantaneously when dielectric breakdown occurs between the electrodes facing each other through the insulating layer from the high potential portion to the low potential portion. As for the heating element 4 connected to an external power supply and to which a high voltage is applied, one end connected to the heating element feeding electrode 5 has a higher potential than the other end connected to the heating element extraction electrode 7 . The tip portion 7a of the heating element lead-out electrode 7 extends toward the high potential portion of the heating element 4 , and the overlapping area with the heating element 4 is smaller than the overlapping area of the base portion 7b with the heating element 4 . As a result, the distance and the opposing area (overlapping area) of the distal end portion 7a of the heat generating element 4 with the high-potential portion becomes small, making it difficult to form a discharge path and thus making it difficult to generate sparks.

또한, 발열체 인출 전극(7)의 기초부(7b)는, 상대적으로 발열체(4)와의 중첩 면적이 크지만, 발열체(4)의 고전위부로부터 이격된 위치에 마련되고 또한 기초부(7b)와 중첩되어 있는 발열체(4)의 타단측은 전압 강하에 의해 저전위부이기 때문에, 스파크가 발생하기 어려운 부위이다. 이 때문에, 기초부(7b)에서도 스파크가 발생하기 어렵게 되어 있다.In addition, although the base portion 7b of the heating element lead-out electrode 7 has a relatively large overlapping area with the heating element 4, it is provided at a position spaced apart from the high potential portion of the heating element 4 and is formed with the base portion 7b and Since the other end side of the overlapping heating elements 4 is a low-potential part due to a voltage drop, it is a part where sparks are less likely to occur. For this reason, it becomes difficult to generate|occur|produce a spark also in the base part 7b.

이러한 보호 소자(1)는, 외부 회로에 내장됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(3)가 당해 외부 회로의 전류 경로의 일부를 구성하여, 발열체(4)의 발열, 혹은 정격을 초과하는 과전류에 의해 용단됨으로써 전류 경로를 차단한다. 이하, 보호 소자(1)의 각 구성에 대해서 상세하게 설명한다.The protection element 1 is built into an external circuit, so that the fuse element 3 forms a part of the current path of the external circuit, and the current is cut by heat generation of the heating element 4 or overcurrent exceeding the rating. block the path Hereinafter, each structure of the protection element 1 is demonstrated in detail.

[절연 기판][Insulation Substrate]

절연 기판(2)은, 예를 들어 알루미나, 유리 세라믹스, 멀라이트, 지르코니아 등의 절연성을 갖는 부재에 의해 형성된다. 그 밖에, 절연 기판(2)은, 유리 에폭시 기판, 페놀 기판 등의 프린트 배선 기판에 사용되는 재료를 사용해도 된다.The insulating substrate 2 is formed of, for example, an insulating member such as alumina, glass ceramics, mullite, or zirconia. In addition, the insulating board 2 may use the material used for printed wiring boards, such as a glass epoxy board|substrate and a phenol board|substrate.

절연 기판(2)의 서로 대향하는 양단부에는, 제1, 제2 전극(11, 12)이 형성되어 있다. 제1, 제2 전극(11, 12)은 각각, Ag나 Cu 등의 도전 패턴에 의해 형성되어 있다. 또한, 제1, 제2 전극(11, 12)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다. 이에 의해, 보호 소자(1)는, 제1, 제2 전극(11, 12)의 산화를 방지하여, 도통 저항의 상승에 수반하는 정격의 변동을 방지할 수 있다. 또한, 보호 소자(1)를 리플로우 실장할 경우에, 퓨즈 엘리먼트(3)를 접속하는 접속용 땜납이 용융됨으로써, 제1, 제2 전극(11, 12)을 용식(땜납 침식)하는 것을 방지할 수 있다.First and second electrodes 11 and 12 are formed at opposite ends of the insulating substrate 2 . The first and second electrodes 11 and 12 are each formed of a conductive pattern such as Ag or Cu. Further, on the surfaces of the first and second electrodes 11 and 12, a film such as Ni/Au plating, Ni/Pd plating, and Ni/Pd/Au plating is coated by a known method such as plating treatment. desirable. Thereby, the protection element 1 can prevent oxidation of the 1st, 2nd electrodes 11 and 12, and can prevent the fluctuation|variation of the rating accompanying a raise of conduction resistance. In addition, when the protection element 1 is reflow mounted, the solder for connection connecting the fuse element 3 is melted, thereby preventing the first and second electrodes 11 and 12 from being eroded (solder erosion). can do.

또한, 제1, 제2 전극(11, 12)은, 절연 기판(2)의 표면(2a)으로부터, 캐스텔레이션을 통해서 이면(2b)에 형성된 제1, 제2 외부 접속 전극(11a, 12a)과 연속되어 있다. 보호 소자(1)는, 절연 기판(2)의 이면(2b)에 형성된 제1, 제2 외부 접속 전극(11a, 12a)이, 보호 소자(1)가 실장되는 외부 회로 기판에 마련된 접속 전극에 접속됨으로써, 퓨즈 엘리먼트(3)가 회로 기판 상에 형성된 전류 경로의 일부에 내장된다.Further, the first and second electrodes 11 and 12 are first and second external connection electrodes 11a and 12a formed from the front surface 2a of the insulating substrate 2 to the back surface 2b through casting. ) and is continuous. The protection element 1 includes first and second external connection electrodes 11a and 12a formed on the back surface 2b of the insulating substrate 2 to the connection electrodes provided on the external circuit board on which the protection element 1 is mounted. By being connected, the fuse element 3 is embedded in a part of the current path formed on the circuit board.

제1, 제2 전극(11, 12)은, 접속 땜납(9) 등의 도전 접속 재료에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)가 탑재됨으로써 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 도 2에 도시하는 바와 같이, 제1, 제2 전극(11, 12)은, 보호 소자(1)에 정격을 초과하는 대전류가 흘러 퓨즈 엘리먼트(3)가 자기 발열(줄열)에 의해 용단되고, 혹은 발열체(4)가 통전에 따라 발열해서 퓨즈 엘리먼트(3)가 용단됨으로써 차단된다.The first and second electrodes 11 and 12 are electrically connected by mounting the fuse element 3 with a conductive connection material such as a connection solder 9 . In addition, as shown in FIG. 2 , in the first and second electrodes 11 and 12 , a large current exceeding the rating flows to the protection element 1 , and the fuse element 3 is fused by self-heating (Joule heat). Alternatively, the heat generating element 4 generates heat according to the energization, and the fuse element 3 is cut by melting.

[발열체][Heating element]

발열체(4)는, 비교적 저항값이 높고 통전하면 발열하는 도전성을 갖는 부재이며, 예를 들어 니크롬, W, Mo, Ru 등 또는 이들을 포함하는 재료로 이루어진다. 발열체(4)는, 이들의 합금 혹은 조성물, 화합물의 분상체를 수지 바인더 등과 혼합하여, 페이스트상으로 한 것을 절연 기판(2) 상에 스크린 인쇄 기술을 사용해서 패턴 형성하고, 소성하거나 함으로써 형성할 수 있다.The heat generating element 4 has a relatively high resistance value and is a conductive member that generates heat when energized, and is made of, for example, nichrome, W, Mo, Ru or the like or a material containing these. The heat generating element 4 is formed by mixing these alloys, compositions, or powders of the compound with a resin binder, etc., and forming a paste on the insulating substrate 2 using a screen printing technique to form a pattern, followed by firing. can

또한, 발열체(4)는, 일단이 발열체 급전 전극(5)과 접속되고, 타단이 발열체 전극(8)과 접속되어 있다. 발열체 급전 전극(5) 및 발열체 전극(8)은, 절연 기판(2)의 제1, 제2 전극(11, 12)이 마련된 측연부와 다른 서로 대향하는 측연부에 형성되어 있다. 발열체 급전 전극(5)은, 발열체(4)의 일단과 접속되어 발열체(4)에의 급전 단자로 되는 전극이며, 캐스텔레이션을 통해서 절연 기판(2)의 이면(2b)에 형성된 제3 외부 접속 전극(5a)과 연속되어 있다. 발열체 전극(8)은, 발열체 인출 전극(7)이 접속되어 있다.Further, the heating element 4 has one end connected to the heating element feeding electrode 5 and the other end connected to the heating element electrode 8 . The heating element feeding electrode 5 and the heating element electrode 8 are formed in mutually opposing side edges different from the side edges in which the first and second electrodes 11 and 12 of the insulating substrate 2 are provided. The heating element feeding electrode 5 is an electrode that is connected to one end of the heating element 4 to serve as a power supply terminal to the heating element 4 , and is a third external connection formed on the back surface 2b of the insulating substrate 2 through casting. It is continuous with the electrode 5a. The heating element electrode 8 is connected to the heating element extraction electrode 7 .

또한, 발열체(4)는, 절연층(6)에 피복됨과 함께, 절연층(6) 상에 형성된 발열체 인출 전극(7)과 중첩되어 있다. 발열체 인출 전극(7)은, 접속 땜납(9) 등의 접합 재료를 통해서, 제1, 제2 전극(11, 12)간에 걸쳐 마련되어 있는 퓨즈 엘리먼트(3)가 접속되어 있다.In addition, the heating element 4 is covered with the insulating layer 6 and overlaps with the heating element extraction electrode 7 formed on the insulating layer 6 . The fuse element 3 provided across the 1st, 2nd electrodes 11 and 12 is connected to the heat generating body lead-out electrode 7 via bonding materials, such as a connection solder 9,.

절연층(6)은, 발열체(4)의 보호 및 절연을 도모함과 함께, 발열체(4)의 열을 효율적으로 발열체 인출 전극(7) 및 퓨즈 엘리먼트(3)에 전달하기 위해서 마련되고, 예를 들어 유리층으로 이루어진다. 절연층(6)은, 발열체(4)의 열을 효율적으로 발열체 인출 전극(7)이나 퓨즈 엘리먼트(3)에 전달하기 위해서, 두께가 예를 들어 10 내지 40㎛로 얇게 형성되어 있다.The insulating layer 6 is provided in order to protect and insulate the heating element 4 and efficiently transfer the heat of the heating element 4 to the heating element extraction electrode 7 and the fuse element 3, for example, It consists of a glass layer. In order to transmit the heat|fever of the heat generating body 4 efficiently to the heat generating body lead-out electrode 7 and the fuse element 3, the insulating layer 6 is formed thin, for example to 10-40 micrometers in thickness.

발열체(4)는, 보호 소자(1)가 외부 회로 기판에 실장됨으로써, 제3 외부 접속 전극(5a)을 통해서 외부 회로에 형성된 전류 제어 소자 등과 접속되어, 평상 시에 있어서는 전류 및 발열이 규제되어 있다. 그리고, 발열체(4)는, 외부 회로의 통전 경로를 차단하는 소정의 타이밍에 제3 외부 접속 전극(5a)을 통해서 통전되어, 발열한다. 이때, 발열체(4)는, 발열체 급전 전극(5)측이 고전위부로 되고, 발열체 인출 전극(7)측이 저전위부로 된다. 보호 소자(1)는, 발열체(4)의 열이 절연층(6) 및 발열체 인출 전극(7)을 통해서 퓨즈 엘리먼트(3)에 전달됨으로써, 제1, 제2 전극(11, 12)을 접속하고 있는 퓨즈 엘리먼트(3)를 용융시킬 수 있다. 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)는, 발열체 인출 전극(7) 상 및 제1, 제2 전극(11, 12)에 응집되어, 이에 의해 제1, 제2 전극(11, 12)간의 전류 경로가 차단된다. 또한, 발열체(4)는, 퓨즈 엘리먼트(3)가 용단됨으로써, 자신의 통전 경로도 차단되므로 발열이 정지된다.The heating element 4 is connected to a current control element or the like formed in an external circuit through the third external connection electrode 5a by mounting the protection element 1 on an external circuit board, so that current and heat generation are normally regulated. have. Then, the heating element 4 is energized through the third external connection electrode 5a at a predetermined timing when the energization path of the external circuit is cut off, and generates heat. At this time, as for the heating element 4, the heating element feeding electrode 5 side becomes a high potential part, and the heating element extraction electrode 7 side becomes a low potential part. The protection element 1 connects the 1st, 2nd electrodes 11 and 12 by the heat|fever of the heating element 4 being transmitted to the fuse element 3 through the insulating layer 6 and the heating-element lead-out electrode 7. The current fuse element 3 can be melted. The molten conductor 3a of the fuse element 3 is aggregated on the heating element lead-out electrode 7 and on the first and second electrodes 11 and 12, and thereby between the first and second electrodes 11 and 12. The current path is blocked. Further, in the heat generating element 4 , when the fuse element 3 is fused, heat generation is stopped because its own electricity supply path is also cut off.

또한, 발열체 급전 전극(5)은, 제3 외부 접속 전극(5a)과 접속되는 외부 회로 기판의 전극에 마련된 접속용 땜납이 리플로우 실장 등에 있어서 용융되어, 캐스텔레이션을 통해서 발열체 급전 전극(5) 상으로 흘러, 발열체 급전 전극(5) 상으로 번지는 것을 방지하는 규제 벽(17)을 마련하는 것이 바람직하다. 규제 벽(17)은, 예를 들어 유리나 솔더 레지스트, 절연성 접착제 등 땜납에 대한 습윤성을 갖지 않는 절연 재료를 사용해서 형성할 수 있고, 발열체 급전 전극(5) 상에 인쇄 등에 의해 형성할 수 있다. 규제 벽(17)을 마련함으로써, 용융된 접속용 땜납이 발열체 급전 전극(5)까지 번지는 것을 방지하여, 보호 소자(1)와 외부 회로 기판의 접속성을 유지할 수 있다.In addition, in the heating element feeding electrode 5, the connection solder provided on the electrode of the external circuit board connected to the third external connection electrode 5a is melted in reflow mounting or the like, and the heating element feeding electrode 5 is cast through the casting. ), it is preferable to provide a regulating wall 17 that prevents it from spreading onto the heating element feeding electrode 5 . The regulating wall 17 can be formed using, for example, an insulating material that does not have wettability to solder, such as glass, solder resist, and an insulating adhesive, and can be formed on the heating element feeding electrode 5 by printing or the like. By providing the regulating wall 17, it is possible to prevent the molten solder for connection from spreading to the heating element feeding electrode 5, thereby maintaining the connectivity between the protection element 1 and the external circuit board.

[발열체 인출 전극][Heating element extraction electrode]

발열체 인출 전극(7)은, 제1, 제2 전극(11, 12)과 마찬가지로, Ag나 Cu 등의 도전 패턴에 의해 형성되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극(7)의 표면 상에는, Ni/Au 도금, Ni/Pd 도금, Ni/Pd/Au 도금 등의 피막이, 도금 처리 등의 공지된 방법에 의해 코팅되어 있는 것이 바람직하다.Like the first and second electrodes 11 and 12 , the heating element extraction electrode 7 is formed of a conductive pattern such as Ag or Cu. In addition, it is preferable that a film such as Ni/Au plating, Ni/Pd plating, and Ni/Pd/Au plating is coated on the surface of the heating element lead-out electrode 7 by a known method such as plating treatment.

발열체 인출 전극(7)은, 일단이 발열체 전극(8)과 접속됨과 함께, 절연층(6) 상에 형성되어, 절연층(6)을 개재해서 발열체(4)와 중첩되어 있다. 상술한 바와 같이, 발열체 인출 전극(7)은, 통전 시에 있어서의 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되는 선단부(7a)와 저전위부측으로 연장되는 기초부(7b)를 갖고, 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적(S1)이, 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적(S2)보다도 작다. 이에 의해, 보호 소자(1)는, 외부 회로로부터 고전압이 인가된 경우에도 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다.The heat generating body lead-out electrode 7 is formed on the insulating layer 6 while one end is connected to the heat generating body electrode 8 and overlaps the heat generating body 4 via the insulating layer 6 . As described above, the heating element lead-out electrode 7 has a tip portion 7a extending toward the high potential portion side of the heating element 4 when energized, and a base portion 7b extending toward the low potential portion side, and the tip portion 7a The overlapping area S1 of the heating element 4 and the base portion 7b is smaller than the overlapping area S2 of the base portion 7b and the heating element 4 . Accordingly, the protection element 1 can block the current path safely and quickly because sparks (discharge) do not easily occur even when a high voltage is applied from an external circuit.

여기서, 보호 소자(1)는, 발열체 인출 전극(7)이, 발열체(4)의 통전 방향과 직교하는 방향을 폭 방향으로 했을 때, 저전위부측에 마련된 폭이 넓은 부위와, 고전위부측에 마련되어 폭이 넓은 부위로부터 돌출되는 폭이 좁은 부위를 갖고, 당해 폭이 넓은 부위를 기초부(7b)로 하고, 기초부(7b)로부터 돌출되는 폭이 좁은 부위를 선단부(7a)로 한다. 그리고, 발열체 인출 전극(7)은, 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적(S1)이, 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적(S2)보다도 작다.Here, when the direction orthogonal to the energization direction of the heating element 4 is the width direction of the heating element lead-out electrode 7, the protection element 1 has a wide site|part provided on the low-potential part side, and the high-potential part side. It has a narrow part which is provided and protrudes from the wide part, let the said wide part be the base part 7b, and let the narrow part which protrudes from the base part 7b be the front-end|tip part 7a. In addition, in the heating element lead-out electrode 7 , the overlapping area S1 between the tip portion 7a and the heating element 4 is smaller than the overlapping area S2 between the base portion 7b and the heating element 4 .

이에 의해, 도 1에 도시하는 바와 같이, 선단부(7a)의 전부가 발열체(4)와 중첩되어 있는 경우에도, 보호 소자(1)는, 외부 회로로부터 고전압이 인가된 경우에 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다.Accordingly, as shown in Fig. 1, even when the entire tip portion 7a overlaps with the heating element 4, the protection element 1 generates a spark (discharge) when a high voltage is applied from an external circuit. It is unlikely to occur, so it can break the current path safely and quickly.

또한, 발열체 인출 전극(7)에 폭이 넓은 기초부(7b)를 마련함으로써, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 보유 지지하는 용량을 증가시킬 수 있어, 확실하게 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단할 수 있다. 즉, 발열체 인출 전극(7)은, 폭이 좁은 선단부(7a)를 마련함으로써 스파크를 방지할 수 있지만, 한편으로 발열체 인출 전극(7)의 면적이 축소되면, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 시에, 용융 도체(3a)를 보유 지지하는 용량이 줄어들어버려, 발열체 인출 전극(7)으로부터 넘친 용융 도체(3a)가 제1, 제2 전극(11, 12) 상의 용융 도체(3a)와 접촉해서 통전 경로를 차단할 수 없을 우려도 있다. 이 점, 발열체 인출 전극(7)은, 폭이 넓은 기초부(7b)를 형성함으로써 용융 도체(3a)를 보유 지지하는 용량을 증가시킬 수 있어, 확실하게 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단할 수 있다(도 2).In addition, by providing the wide base portion 7b on the heating element lead-out electrode 7 , the capacity for holding the molten conductor 3a of the fuse element 3 can be increased, and the fuse element 3 can be reliably can be forged. That is, the heating element extraction electrode 7 can be prevented from sparking by providing the narrow tip portion 7a. On the other hand, if the area of the heating element extraction electrode 7 is reduced, when the fuse element 3 is melted. , the capacity for holding the molten conductor 3a decreases, and the molten conductor 3a overflowing from the heating element lead-out electrode 7 comes into contact with the molten conductor 3a on the first and second electrodes 11 and 12 to conduct electricity. There is also a risk that the route cannot be blocked. In this respect, the heat generating body lead-out electrode 7 can increase the capacity for holding the molten conductor 3a by forming the wide base portion 7b, so that the fuse element 3 can be cut by fusing reliably. (Fig. 2).

또한, 보호 소자(1)는, 도 1에 도시하는 바와 같이, 발열체 인출 전극(7)의 선단부(7a)가 기초부(7b)와 동등한 폭을 갖는다고 상정한 경우에 있어서의 당해 상정 영역에 있어서, 발열체(4)와의 중첩 면적(S1)이, 상기 상정 영역에서의 상기 발열체와의 비중첩 면적(S3)보다도 좁은 것이 바람직하다. 도 1에 도시하는 보호 소자(1)에서는, 상정 영역에서의 비중첩 면적(S3)은, 선단부(7a)의 양측의 합계 면적을 말한다.In addition, as shown in FIG. 1, the protection element 1 is in the said assumed area|region in the case where it is assumed that the front-end|tip part 7a of the heat generating body lead-out electrode 7 has the same width as the base part 7b. In this case, it is preferable that the overlapping area S1 with the heating element 4 is smaller than the non-overlapping area S3 with the heating element in the assumed region. In the protection element 1 shown in FIG. 1, the non-overlapping area S3 in the assumed area|region means the total area of the both sides of the front-end|tip part 7a.

선단부(7a)는, 당해 상정 영역에 있어서, 발열체(4)의 고전위부와의 중첩 면적(S1)이 고전위부와의 비중첩 면적(S3)보다도 작게 됨으로써, 방전 경로가 형성되기 어려워져 스파크가 발생하기 어렵게 되어 있다.As for the tip portion 7a, in the assumed region, the overlapping area S1 of the heating element 4 with the high-potential portion is smaller than the non-overlapping area S3 with the high-potential portion, so that the discharge path becomes difficult to form and sparks difficult to occur.

또한, 발열체 인출 전극(7)은, 도 1에 도시하는 바와 같이, 선단부(7a)의 면적이 기초부(7b)의 면적보다도 작은 것이 바람직하다. 이에 의해, 선단부(7a)의 전부가 발열체(4)와 중첩되어 있는 경우에도, 보호 소자(1)는, 외부 회로로부터 고전압이 인가된 경우에 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다.Moreover, as for the heat generating body lead-out electrode 7, as shown in FIG. 1, it is preferable that the area of the front-end|tip part 7a is smaller than the area of the base part 7b. Accordingly, even when the entire tip portion 7a is overlapped with the heating element 4, the protection element 1 is less likely to generate a spark (discharge) when a high voltage is applied from an external circuit, so that a current safely and quickly. path can be blocked.

도 3, 도 4는 발열체 인출 전극(7)의 변형예이다. 발열체 인출 전극(7)은, 선단부(7a)를 대략 사다리꼴 형상, 혹은 삼각 형상으로 형성해도 된다. 또한, 도 3, 도 4에서는 퓨즈 엘리먼트(3)를 생략하고 있다.3 and 4 are modified examples of the heating element lead-out electrode 7 . The heat generating body lead-out electrode 7 may form the front-end|tip part 7a in a substantially trapezoidal shape or a triangular shape. In addition, the fuse element 3 is abbreviate|omitted in FIG.3, FIG.4.

또한, 도 1에 도시하는 바와 같이, 발열체 인출 전극(7)은, 퓨즈 엘리먼트(3)가 탑재되고, 발열체 인출 전극(7)의 선단부(7a)는, 퓨즈 엘리먼트(3)의 측연부보다도 발열체 급전 전극(5)측으로 돌출되지 않는 것이 바람직하다. 발열체 급전 전극(5)에는 고전압이 인가되어, 고전위로 되므로, 발열체 인출 전극(7)이 퓨즈 엘리먼트(3)로부터 저전위부측으로 퇴피함으로써 발열체 인출 전극(7)을 고전위부로부터 이격시킬 수 있다. 또한, 발열체 인출 전극(7)의 선단부(7a)는, 퓨즈 엘리먼트(3)의 측연부보다도 발열체 급전 전극(5)측으로 돌출되면, 당해 선단부(7a)가 피뢰침적으로 작용할 우려도 있는데, 이러한 피뢰침적인 부위가 형성되지 않아, 스파크의 발생 리스크를 저감할 수 있다. 또한, 발열체 인출 전극(7)과 퓨즈 엘리먼트(3)가 중첩됨으로써 고전위로 되는 발열체 급전 전극(5)과 대치하는 금속(즉, 선단부(7a) 및 퓨즈 엘리먼트(3))의 체적이 증가하여, 스파크가 발생한 경우에도 충격에 대한 내성이 향상되어 파손이 방지된다.Further, as shown in FIG. 1 , the fuse element 3 is mounted on the heating element extraction electrode 7 , and the tip portion 7a of the heating element extraction electrode 7 is a heating element rather than the side edge of the fuse element 3 . It is preferable not to protrude toward the feeding electrode 5 side. Since a high voltage is applied to the heating element feeding electrode 5 and a high potential is obtained, the heating element lead-out electrode 7 is retracted from the fuse element 3 to the low-potential portion side, so that the heating element extraction electrode 7 can be separated from the high-potential portion. Further, if the tip portion 7a of the heating element lead-out electrode 7 protrudes toward the heating element feeding electrode 5 side rather than the side edge portion of the fuse element 3, the tip portion 7a may act as a lightning rod. Since no negative site is formed, the risk of spark generation can be reduced. In addition, the volume of the metal (i.e., the tip portion 7a and the fuse element 3) opposing the heating element feeding electrode 5, which becomes high potential by overlapping the heating element lead-out electrode 7 and the fuse element 3, increases, Even in the event of a spark, the resistance to impact is improved and damage is prevented.

[퓨즈 엘리먼트][Fuse Element]

이어서, 퓨즈 엘리먼트(3)에 대해서 설명한다. 퓨즈 엘리먼트(3)는, 제1 및 제2 전극(11, 12)간에 걸쳐 실장되어, 발열체(4)의 통전에 의한 발열, 또는 정격을 초과하는 전류가 통전됨으로써 자기 발열(줄열)에 의해 용단되어, 제1 전극(11)과 제2 전극(12)의 사이의 전류 경로를 차단하는 것이다.Next, the fuse element 3 is demonstrated. The fuse element 3 is mounted across the first and second electrodes 11 and 12, and is fused by self-heating (Joule heat) when the heat generation element 4 is energized or a current exceeding the rating is passed through. Thus, the current path between the first electrode 11 and the second electrode 12 is blocked.

퓨즈 엘리먼트(3)는, 발열체(4)의 통전에 의한 발열, 또는 과전류 상태에 의해 용융되는 도전성 재료이면 되며, 예를 들어 SnAgCu계의 Pb 프리 땜납 이외에, BiPbSn 합금, BiPb 합금, BiSn 합금, SnPb 합금, PbIn 합금, ZnAl 합금, InSn 합금, PbAgSn 합금 등을 사용할 수 있다.The fuse element 3 may be a conductive material that is heated by energization of the heating element 4 or a conductive material melted by an overcurrent state, for example, in addition to SnAgCu-based Pb-free solder, BiPbSn alloy, BiPb alloy, BiSn alloy, SnPb alloy, PbIn alloy, ZnAl alloy, InSn alloy, PbAgSn alloy, etc. can be used.

또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 고융점 금속과, 저융점 금속을 함유하는 구조체이어도 된다. 예를 들어, 도 5에 도시한 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 내층과 외층으로 이루어지는 적층 구조체이며, 내층으로서 저융점 금속층(13), 저융점 금속층(13)에 적층된 외층으로서 고융점 금속층(14)을 갖는다. 퓨즈 엘리먼트(3)는, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(7) 상에 접속 땜납(9) 등의 접합 재료를 통해서 접속된다.In addition, the fuse element 3 may be a structure containing a high-melting-point metal and a low-melting-point metal. For example, as shown in FIG. 5 , the fuse element 3 is a laminate structure comprising an inner layer and an outer layer, and a low melting point metal layer 13 as an inner layer and a high melting point as an outer layer laminated on the low melting point metal layer 13 . It has a metal layer (14). The fuse element 3 is connected on the first and second electrodes 11 and 12 and the heating element lead-out electrode 7 through a bonding material such as a connection solder 9 .

저융점 금속층(13)은, 바람직하게는 땜납 또는 Sn을 주성분으로 하는 금속이며, 「Pb 프리 땜납」이라고 일반적으로 불리는 재료이다. 저융점 금속층(13)의 융점은, 반드시 리플로우로의 온도보다도 높은 필요는 없으며, 200℃ 정도에서 용융되어도 된다. 고융점 금속층(14)은, 저융점 금속층(13)의 표면에 적층된 금속층이며, 예를 들어 Ag 또는 Cu 또는 이들 중 어느 것을 주성분으로 하는 금속이며, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(7)과 퓨즈 엘리먼트(3)의 접속이나 보호 소자(1)의 외부 회로 기판 상에의 실장을 리플로우에 의해 행하는 경우에도 용융되지 않는 높은 융점을 갖는다.The low-melting-point metal layer 13 is preferably solder or a metal containing Sn as a main component, and is a material generally called “Pb-free solder”. The melting point of the low-melting-point metal layer 13 is not necessarily higher than the reflow furnace temperature, and may be melted at about 200°C. The high-melting-point metal layer 14 is a metal layer laminated on the surface of the low-melting-point metal layer 13, for example, Ag or Cu, or a metal mainly composed of any of these, and the first and second electrodes 11 and 12. And it has a high melting|fusing point which does not melt even when the connection of the heat generating body extraction electrode 7 and the fuse element 3 or mounting on the external circuit board of the protection element 1 is performed by reflow.

이러한 퓨즈 엘리먼트(3)는, 저융점 금속박에, 고융점 금속층을 도금 기술을 사용해서 성막함으로써 형성할 수 있고, 혹은, 다른 주지의 적층 기술, 막 형성 기술을 사용해서 형성할 수도 있다. 이때, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 저융점 금속층(13)의 전체면이 고융점 금속층(14)에 의해 피복된 구조로 해도 되고, 서로 대향하는 한 쌍의 측면을 제외하고 피복된 구조이어도 된다. 또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 고융점 금속층(14)을 내층으로 하고, 저융점 금속층(13)을 외층으로 해서 구성해도 되고, 또한 저융점 금속층과 고융점 금속층이 교대로 적층된 3층 이상의 다층 구조로 하거나, 외층의 일부에 개구부를 마련하여 내층의 일부를 노출시키는 등, 다양한 구성에 의해 형성할 수 있다.Such a fuse element 3 can be formed by forming a high-melting-point metal layer into a film on low-melting-point metal foil using a plating technique, or can also be formed using other well-known lamination technique and film formation technique. In this case, the fuse element 3 may have a structure in which the entire surface of the low-melting-point metal layer 13 is covered with the high-melting-point metal layer 14 , or may have a structure in which the entire surface of the low-melting-point metal layer 13 is covered except for a pair of side surfaces facing each other. In addition, the fuse element 3 may use the high-melting-point metal layer 14 as an inner layer and the low-melting-point metal layer 13 as an outer layer, and may be comprised, and also three or more layers in which a low-melting-point metal layer and a high-melting-point metal layer are laminated|stacked alternately. It can be formed by various structures, such as setting it as a multilayer structure, or providing an opening part in part of an outer layer to expose part of an inner layer.

퓨즈 엘리먼트(3)는, 내층으로 되는 저융점 금속층(13)에, 외층으로서 고융점 금속층(14)을 적층함으로써, 리플로우 온도가 저융점 금속층(13)의 용융 온도를 초과한 경우에도, 퓨즈 엘리먼트(3)로서 형상을 유지할 수 있어, 용단에 이르지 않는다. 따라서, 제1, 제2 전극(11, 12) 및 발열체 인출 전극(7)과 퓨즈 엘리먼트(3)의 접속이나 보호 소자(1)의 외부 회로 기판 상에의 실장을, 리플로우에 의해 효율적으로 행할 수 있고, 또한 리플로우에 의해서도 퓨즈 엘리먼트(3)의 변형에 수반하여 국소적으로 저항값이 높아지거나 또는 낮아지는 등에 의해 소정의 온도에서 용단되지 않는, 혹은 소정의 온도 미만에서 용단되는 등의 용단 특성의 변동을 방지할 수 있다.The fuse element 3 laminates the high-melting-point metal layer 14 as an outer layer on the low-melting-point metal layer 13 serving as the inner layer, so that even when the reflow temperature exceeds the melting temperature of the low-melting-point metal layer 13 , the fuse As the element 3, the shape can be maintained, and it does not lead to melting. Therefore, the connection of the first and second electrodes 11 and 12 and the heating element lead-out electrode 7 and the fuse element 3 and the mounting of the protection element 1 on an external circuit board can be efficiently performed by reflow. In addition, even by reflow, the resistance value locally increases or decreases with the deformation of the fuse element 3, so that it does not melt at a predetermined temperature or is melted below a predetermined temperature, etc. It is possible to prevent fluctuations in the fusing characteristics.

또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 소정의 정격 전류가 흐르고 있는 동안에는, 자기 발열에 의해서도 용단되지 않는다. 그리고, 정격보다도 높은 값의 전류가 흐르면, 자기 발열에 의해 용융되어, 제1, 제2 전극(11, 12)간의 전류 경로를 차단한다. 또한, 발열체(4)가 통전되어 발열함으로써 용융되어, 제1, 제2 전극(11, 12)간의 전류 경로를 차단한다.Further, the fuse element 3 is not fused by self-heating while a predetermined rated current is flowing. Then, when a current having a value higher than the rating flows, it is melted by self-heating, and the current path between the first and second electrodes 11 and 12 is cut off. Further, the heating element 4 is energized and melted by generating heat, thereby blocking the current path between the first and second electrodes 11 and 12 .

이때, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 용융된 저융점 금속층(13)이 고융점 금속층(14)을 침식(땜납 침식)함으로써, 고융점 금속층(14)이 용융 온도보다도 낮은 온도에서 용해된다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 저융점 금속층(13)에 의한 고융점 금속층(14)의 침식 작용을 이용해서 단시간에 용단할 수 있다. 또한, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)는, 발열체 인출 전극(7) 및 제1, 제2 전극(11, 12)의 물리적인 인입 작용에 의해 분단되므로, 빠르면서 또한 확실하게, 제1, 제2 전극(11, 12)간의 전류 경로를 차단할 수 있다(도 2).At this time, in the fuse element 3 , the molten low-melting-point metal layer 13 erodes the high-melting-point metal layer 14 (solder erosion), so that the high-melting-point metal layer 14 is melted at a temperature lower than the melting temperature. Therefore, the fuse element 3 can be fused in a short time using the erosion action of the high-melting-point metal layer 14 by the low-melting-point metal layer 13 . In addition, since the molten conductor 3a of the fuse element 3 is divided by the physical drawing-in action of the heating element lead-out electrode 7 and the first and second electrodes 11, 12, A current path between the first and second electrodes 11 and 12 may be blocked ( FIG. 2 ).

또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 저융점 금속층(13)의 체적을, 고융점 금속층(14)의 체적보다도 많게 형성하는 것이 바람직하다. 퓨즈 엘리먼트(3)는, 과전류에 의한 자기 발열 또는 발열체(4)의 발열에 의해 가열되어, 저융점 금속이 용융됨으로써 고융점 금속을 용식하고, 이에 의해 빠르게 용융, 용단할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 저융점 금속층(13)의 체적을 고융점 금속층(14)의 체적보다도 많게 형성함으로써, 이 용식 작용을 촉진하여, 빠르게 제1, 제2 외부 접속 전극(11, 12)간을 차단할 수 있다.In addition, in the fuse element 3 , it is preferable that the volume of the low-melting-point metal layer 13 is larger than the volume of the high-melting-point metal layer 14 . The fuse element 3 is heated by self-heating due to overcurrent or heat generated by the heating element 4 , and the low-melting-point metal is melted to erode the high-melting-point metal, thereby enabling rapid melting and fusion cutting. Accordingly, the fuse element 3 promotes this erosion action by forming the volume of the low-melting-point metal layer 13 to be larger than that of the high-melting-point metal layer 14, so that the first and second external connection electrodes 11, 12) It can block the liver.

또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 내층으로 되는 저융점 금속층(13)에 고융점 금속층(14)이 적층되어 구성되어 있기 때문에, 용단 온도를 종래의 고융점 금속으로 이루어지는 칩 퓨즈 등보다도 대폭 저감할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 동일 사이즈의 칩 퓨즈 등에 비하여, 단면적을 크게 할 수 있어 전류 정격을 대폭 향상시킬 수 있다. 또한, 동일한 전류 정격을 갖는 종래의 칩 퓨즈보다도 소형화, 박형화를 도모할 수 있어, 속 용단성이 우수하다.In addition, since the fuse element 3 is constituted by laminating the high-melting-point metal layer 14 on the low-melting-point metal layer 13 as an inner layer, the fusing temperature can be significantly reduced compared to that of a conventional chip fuse made of a high-melting-point metal. can Accordingly, the cross-sectional area of the fuse element 3 can be increased compared to a chip fuse of the same size, and the current rating can be significantly improved. In addition, it is possible to achieve miniaturization and thickness reduction compared to the conventional chip fuses having the same current rating, so that it is excellent in fast melting properties.

또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 보호 소자(1)가 내장된 전기 계통에 비정상적으로 높은 전압이 순간적으로 인가되는 서지에의 내성(내펄스성)을 향상시킬 수 있다. 즉, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 예를 들어 100A의 전류가 수 msec 흘렀을 경우도 용단되어서는 안된다. 이 점, 지극히 단시간에 흐르는 대전류는 도체의 표층을 흐르므로(표피 효과), 퓨즈 엘리먼트(3)는, 외층으로서 저항값이 낮은 Ag 도금 등의 고융점 금속층(14)이 마련되어 있기 때문에, 서지에 의해 인가된 전류를 흘리기 쉬워, 자기 발열에 의한 용단을 방지할 수 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 종래의 땜납 합금으로 이루어지는 퓨즈에 비하여, 대폭 서지에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.In addition, the fuse element 3 can improve resistance (pulse resistance) to a surge in which an abnormally high voltage is instantaneously applied to the electric system in which the protection element 1 is built-in. That is, the fuse element 3 should not be fused by melting even when, for example, a current of 100 A flows for several msec. In this regard, since a large current flowing in a very short time flows through the surface layer of the conductor (skin effect), the fuse element 3 is provided with a high-melting-point metal layer 14 such as Ag plating having a low resistance value as an outer layer. It is easy to flow the electric current applied by this, and melting by self-heating can be prevented. Accordingly, the fuse element 3 can significantly improve the resistance to surges compared to a conventional fuse made of a solder alloy.

또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 산화 방지 및 용단 시의 습윤성의 향상 등을 위하여, 플럭스(도시하지 않음)를 도포해도 된다. 또한, 보호 소자(1)는, 절연 기판(3)이 케이스 부재(도시하지 않음)에 덮임으로써 그 내부가 보호되어 있다. 케이스 부재는, 예를 들어 각종 엔지니어링 플라스틱, 열가소성 플라스틱, 세라믹스, 유리 에폭시 기판 등의 절연성을 갖는 부재를 사용해서 형성할 수 있다. 또한, 케이스는, 절연 기판(2)의 표면(2a) 상에, 퓨즈 엘리먼트(3)가 용융 시에 구상으로 팽창하여, 용융 도체(3a)가 발열체 인출 전극(7)이나 제1, 제2 전극(11, 12) 상에 응집하기에 충분한 내부 공간을 갖는다.Further, the fuse element 3 may be coated with a flux (not shown) in order to prevent oxidation and improve wettability at the time of fusion cutting. In addition, the inside of the protection element 1 is protected by the insulating substrate 3 being covered by the case member (not shown). The case member can be formed using, for example, a member having insulating properties such as various engineering plastics, thermoplastic plastics, ceramics, and glass epoxy substrates. Further, in the case, on the surface 2a of the insulating substrate 2, the fuse element 3 expands to a spherical shape at the time of melting, and the molten conductor 3a is formed with the heating element lead-out electrode 7 or the first, second It has enough interior space to aggregate on the electrodes 11 and 12 .

[회로 구성예][Circuit configuration example]

이러한 보호 소자(1)는, 도 6에 도시하는 바와 같이, 예를 들어 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩(20) 내의 회로에 내장되어 사용된다. 배터리 팩(20)은, 예를 들어 합계 4개의 리튬 이온 이차 전지의 배터리 셀(21a 내지 21d)로 이루어지는 배터리 스택(25)을 갖는다.As shown in FIG. 6, such a protection element 1 is incorporated in the circuit in the battery pack 20 of a lithium ion secondary battery, and is used, for example. The battery pack 20 has the battery stack 25 which consists of battery cells 21a-21d of a total of four lithium ion secondary batteries, for example.

배터리 팩(20)은, 배터리 스택(25)과, 배터리 스택(25)의 충방전을 제어하는 충방전 제어 회로(26)와, 배터리 스택(25)의 이상 시에 충방전 경로를 차단하는 본 발명이 적용된 보호 소자(1)와, 각 배터리 셀(21a 내지 21d)의 전압을 검출하는 검출 회로(27)와, 검출 회로(27)의 검출 결과에 따라서 보호 소자(1)의 동작을 제어하는 스위치 소자가 되는 전류 제어 소자(28)를 구비한다.The battery pack 20 includes a battery stack 25 , a charge/discharge control circuit 26 for controlling charging and discharging of the battery stack 25 , and a main body for blocking a charging/discharging path when the battery stack 25 is abnormal. A protection element 1 to which the invention is applied, a detection circuit 27 for detecting the voltage of each battery cell 21a to 21d, and a detection result of the detection circuit 27 to control the operation of the protection element 1 A current control element 28 serving as a switch element is provided.

배터리 스택(25)은, 과충전 및 과방전 상태로부터 보호하기 위한 제어를 요하는 배터리 셀(21a 내지 21d)이 직렬 접속된 것이며, 배터리 팩(20)의 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 통해서 착탈 가능하게 충전 장치(22)에 접속되어, 충전 장치(22)로부터의 충전 전압이 인가된다. 충전 장치(22)에 의해 충전된 배터리 팩(20)은, 정극 단자(20a), 부극 단자(20b)를 배터리로 동작하는 전자 기기에 접속함으로써, 이 전자 기기를 동작시킬 수 있다.In the battery stack 25 , battery cells 21a to 21d that require control for protection from overcharge and overdischarge conditions are connected in series, and the positive electrode terminal 20a and the negative electrode terminal 20b of the battery pack 20 are connected in series. It is detachably connected to the charging device 22 via the , and a charging voltage from the charging device 22 is applied. The battery pack 20 charged by the charging device 22 can operate the electronic device by connecting the positive electrode terminal 20a and the negative electrode terminal 20b to an electronic device operated by a battery.

충방전 제어 회로(26)는, 배터리 스택(25)과 충전 장치(22)의 사이의 전류 경로에 직렬 접속된 2개의 전류 제어 소자(23a, 23b)와, 이들 전류 제어 소자(23a, 23b)의 동작을 제어하는 제어부(24)를 구비한다. 전류 제어 소자(23a, 23b)는, 예를 들어 전계 효과 트랜지스터(이하, FET라고 함)에 의해 구성되고, 제어부(24)에 의해 게이트 전압을 제어함으로써, 배터리 스택(25)의 전류 경로의 충전 방향 및/또는 방전 방향으로의 도통과 차단을 제어한다. 제어부(24)는, 충전 장치(22)로부터 전력 공급을 받아서 동작하고, 검출 회로(27)에 의한 검출 결과에 따라, 배터리 스택(25)이 과방전 또는 과충전일 때 전류 경로를 차단하도록, 전류 제어 소자(23a, 23b)의 동작을 제어한다.The charge/discharge control circuit 26 includes two current control elements 23a and 23b connected in series to a current path between the battery stack 25 and the charging device 22, and these current control elements 23a and 23b. and a control unit 24 for controlling the operation of The current control elements 23a and 23b are constituted by, for example, field effect transistors (hereinafter referred to as FETs), and by controlling the gate voltage by the control unit 24 , the current path of the battery stack 25 is charged. Controls the conduction blocking in the direction and/or discharge direction. The control unit 24 operates by receiving power supply from the charging device 22 , and according to the detection result by the detection circuit 27 , the current path is cut off when the battery stack 25 is overdischarged or overcharged. The operation of the control elements 23a and 23b is controlled.

보호 소자(1)는, 예를 들어 배터리 스택(25)과 충방전 제어 회로(26)의 사이의 충방전 전류 경로 상에 접속되어, 그 동작이 전류 제어 소자(28)에 의해 제어된다.The protection element 1 is connected on the charge/discharge current path between the battery stack 25 and the charge/discharge control circuit 26, for example, and its operation is controlled by the current control element 28. As shown in FIG.

검출 회로(27)는, 각 배터리 셀(21a 내지 21d)과 접속되어, 각 배터리 셀(21a 내지 21d)의 전압 값을 검출하여, 각 전압 값을 충방전 제어 회로(26)의 제어부(24)에 공급한다. 또한, 검출 회로(27)는, 어느 하나의 배터리 셀(21a 내지 21d)이 과충전 전압 또는 과방전 전압으로 되었을 때 전류 제어 소자(28)를 제어하는 제어 신호를 출력한다.The detection circuit 27 is connected to each battery cell 21a to 21d, detects the voltage value of each battery cell 21a to 21d, and sets each voltage value to the control unit 24 of the charge/discharge control circuit 26 supply to Further, the detection circuit 27 outputs a control signal for controlling the current control element 28 when any one of the battery cells 21a to 21d becomes an overcharge voltage or an overdischarge voltage.

전류 제어 소자(28)는, 예를 들어 FET에 의해 구성되고, 검출 회로(27)로부터 출력되는 검출 신호에 의해, 배터리 셀(21a 내지 21d)의 전압 값이 소정의 과방전 또는 과충전 상태를 초과하는 전압으로 되었을 때, 보호 소자(1)를 동작시켜서, 배터리 스택(25)의 충방전 전류 경로를 전류 제어 소자(23a, 23b)의 스위치 동작에 구애되지 않고 차단하도록 제어한다.The current control element 28 is constituted by, for example, an FET, and by a detection signal output from the detection circuit 27, the voltage value of the battery cells 21a to 21d exceeds a predetermined overdischarge or overcharge state. When the voltage reaches the desired voltage, the protection element 1 is operated to control the charging/discharging current path of the battery stack 25 to be cut off regardless of the switching operation of the current control elements 23a and 23b.

이상과 같은 구성으로 이루어지는 배터리 팩(20)에 사용되는, 본 발명이 적용된 보호 소자(1)는, 도 7에 도시하는 바와 같은 회로 구성을 갖는다. 즉, 보호 소자(1)는, 제1 외부 접속 전극(11a)이 배터리 스택(25)측과 접속되고, 제2 외부 접속 전극(12a)이 정극 단자(20a)측과 접속되어, 이에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)가 배터리 스택(25)의 충방전 경로 상에 직렬로 접속된다. 또한, 보호 소자(1)는, 발열체(4)가 발열체 급전 전극(5) 및 제3 외부 접속 전극(5a)을 통해서 전류 제어 소자(28)와 접속됨과 함께, 발열체(4)가 배터리 스택(25)의 개방 단부와 접속된다. 이에 의해, 발열체(4)는, 일단이 발열체 인출 전극(7)을 통해서 퓨즈 엘리먼트(3) 및 배터리 스택(25)의 한쪽 개방 단부와 접속되고, 타단이 제3 외부 접속 전극(5a)을 통해서 전류 제어 소자(28) 및 배터리 스택(25)의 다른 쪽 개방 단부와 접속되어, 전류 제어 소자(28)에 의해 통전이 제어되는 발열체(4)에의 급전 경로가 형성된다.The protection element 1 to which this invention used for the battery pack 20 which consists of the above structures was applied has a circuit structure as shown in FIG. That is, in the protection element 1 , the first external connection electrode 11a is connected to the battery stack 25 side, and the second external connection electrode 12a is connected to the positive electrode terminal 20a side, whereby the fuse The element 3 is connected in series on the charge/discharge path of the battery stack 25 . Further, in the protection element 1, the heating element 4 is connected to the current control element 28 through the heating element feeding electrode 5 and the third external connection electrode 5a, and the heating element 4 is connected to the battery stack ( 25) is connected with the open end. As a result, the heating element 4 has one end connected to one open end of the fuse element 3 and the battery stack 25 via the heating element extraction electrode 7 , and the other end is connected to the third external connection electrode 5a via the third external connection electrode 5a. It is connected with the other open end of the current control element 28 and the battery stack 25 to form a power supply path to the heat generating element 4 whose energization is controlled by the current control element 28 .

[보호 소자의 동작][Operation of protection element]

검출 회로(27)가, 배터리 셀(21a 내지 21d)의 어느 것의 이상 전압을 검출하면, 전류 제어 소자(28)에 차단 신호를 출력한다. 그러면, 전류 제어 소자(28)는, 발열체(4)에 통전하도록 전류를 제어한다. 보호 소자(1)는, 배터리 스택(25)으로부터 발열체(4)에 전류가 흘러, 이에 의해 발열체(4)가 발열을 개시한다. 보호 소자(1)는, 발열체(4)의 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)가 용단되어, 배터리 스택(25)의 충방전 경로를 차단한다. 또한, 보호 소자(1)는, 퓨즈 엘리먼트(3)를 고융점 금속과 저융점 금속을 함유시켜서 형성함으로써, 고융점 금속의 용단 전에 저융점 금속이 용융되고, 용융된 저융점 금속에 의한 고융점 금속의 용식 작용을 이용해서 단시간에 퓨즈 엘리먼트(3)를 용해시킬 수 있다.When the detection circuit 27 detects an abnormal voltage of any of the battery cells 21a to 21d, it outputs a cutoff signal to the current control element 28 . Then, the current control element 28 controls the current so that the heating element 4 is energized. In the protection element 1, a current flows from the battery stack 25 to the heating element 4, whereby the heating element 4 starts to generate heat. In the protection element 1 , the fuse element 3 is fused by the heat of the heating element 4 , and the charging/discharging path of the battery stack 25 is blocked. In addition, the protection element 1 is formed by making the fuse element 3 contain a high-melting-point metal and a low-melting-point metal, so that the low-melting-point metal is melted before melting of the high-melting-point metal, and the high melting point by the molten low-melting-point metal The fuse element 3 can be melted in a short time by using the erosion action of the metal.

이때, 보호 소자(1)는, 통전 시에 있어서의 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되는 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적(S1)이, 저전위부측으로 연장되는 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적(S2)보다도 작게 되어 있다. 이에 의해, 보호 소자(1)는, 대전류 용도에 대응하는 배터리 스택(25)으로부터 발열체 급전 전극(5)에 고전압이 인가된 경우에도, 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다.At this time, in the protection element 1, the tip portion 7a extending toward the high potential portion side of the heating element 4 when energized, and the overlapping area S1 of the heating element 4 have a base portion 7b extending toward the low potential portion side. ) and the overlapping area S2 of the heating element 4 are smaller. Thereby, the protection element 1 is less likely to generate a spark (discharge) even when a high voltage is applied to the heating element feeding electrode 5 from the battery stack 25 corresponding to a large current application, so that the current path is safely and quickly. can be blocked

또한, 보호 소자(1)는, 발열체 인출 전극(7)의 기초부(7b)로부터 돌출되는 폭이 좁은 선단부(7a)를 가지므로, 발열체(4)의 열이 선단부(7a)에 집중되어, 선단부(7a)로부터 퓨즈 엘리먼트(3)에 빠르게 고열을 전달할 수 있다. 즉, 보호 소자(1)는, 폭이 좁은 선단부(7a)를 가짐으로써, 직사각 형상의 발열체 인출 전극에 비해서 발열체(4)의 열이 확산하지 않고 선단부(7a)에 집중되어, 효율적으로 퓨즈 엘리먼트(3)에 전달할 수 있다. 따라서, 보호 소자(1)는, 대전류 용도에 대응하기 위해서 퓨즈 엘리먼트(3)의 단면적을 증대시킨 경우에도, 선단부(7a)에 열을 집중시켜서 빠르게 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단할 수 있다.In addition, since the protection element 1 has a narrow tip portion 7a protruding from the base portion 7b of the heating element lead-out electrode 7, the heat of the heating element 4 is concentrated on the tip portion 7a, High heat can be rapidly transferred from the tip portion 7a to the fuse element 3 . That is, since the protection element 1 has a narrow tip portion 7a, the heat of the heating element 4 is concentrated on the tip portion 7a without diffusing compared to a rectangular heating element extraction electrode, and is efficiently a fuse element. (3) can be forwarded. Therefore, even when the cross-sectional area of the fuse element 3 is increased in order to cope with a high current application, the protection element 1 can concentrate the heat on the tip portion 7a to rapidly cut the fuse element 3 by melting.

보호 소자(1)는, 퓨즈 엘리먼트(3)가 용단됨으로써, 발열체(4)에의 급전 경로도 차단되기 때문에, 발열체(4)의 발열이 정지된다.In the protection element 1 , when the fuse element 3 is fused, the power supply path to the heat generating body 4 is also cut off, so that the heat generation of the heat generating body 4 is stopped.

또한, 보호 소자(1)는, 배터리 팩(20)에 정격을 초과하는 과전류가 통전되었을 경우에도, 퓨즈 엘리먼트(3)가 자기 발열에 의해 용융되어, 배터리 팩(20)의 충방전 경로를 차단할 수 있다.In addition, the protection element 1, even when an overcurrent exceeding the rating is applied to the battery pack 20, the fuse element 3 is melted by self-heating to block the charging/discharging path of the battery pack 20. can

이와 같이, 보호 소자(1)는, 발열체(4)의 통전에 의한 발열, 혹은 과전류에 의한 퓨즈 엘리먼트(3)의 자기 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)가 용단된다. 이때, 보호 소자(1)는, 회로 기판에의 리플로우 실장 시나, 보호 소자(1)가 실장된 회로 기판이 또한 리플로우 가열 등의 고온 환경 하에 노출된 경우에도, 저융점 금속이 고융점 금속에 의해 피복된 구조를 가지므로, 퓨즈 엘리먼트(3)의 변형이 억제되어 있다. 따라서, 퓨즈 엘리먼트(3)의 변형에 의한 저항값의 변동 등에 기인하는 용단 특성의 변동이 방지되어, 소정의 과전류나 발열체(4)의 발열에 의해 빠르게 용단될 수 있다.As described above, in the protection element 1 , the fuse element 3 is fused by heat generated by the energization of the heat generating element 4 or by self-heating of the fuse element 3 due to overcurrent. At this time, when the protection element 1 is reflow mounted on a circuit board, or when the circuit board on which the protection element 1 was mounted is also exposed to high temperature environment, such as reflow heating, a low-melting-point metal is a high-melting-point metal. Since it has a structure covered with , deformation of the fuse element 3 is suppressed. Accordingly, variations in fusing characteristics due to variations in resistance values due to deformation of the fuse element 3 are prevented, and fusing can be performed quickly by a predetermined overcurrent or heat generation of the heating element 4 .

본 발명에 따른 보호 소자(1)는, 리튬 이온 이차 전지의 배터리 팩에 사용하는 경우에 한하지 않고, 전기 신호에 의한 전류 경로의 차단을 필요로 하는 다양한 용도에도 물론 응용 가능하다.The protection element 1 according to the present invention is, of course, applicable not only to the case of use in a battery pack of a lithium ion secondary battery, but also to various uses requiring blocking of a current path by an electric signal.

제1 실시예first embodiment

이어서, 보호 소자(1)의 실시예에 대해서 설명한다. 제1 실시예에서는, 도 1에 도시하는 보호 소자(1)와, 도 25 및 도 8에 도시하는 직사각 형상의 발열체 인출 전극이 마련된 보호 소자를 준비하여, 각각 50V, 100V, 200V의 전압을 인가했을 때의 스파크 유무를 판정하였다. 또한, 퓨즈 엘리먼트의 용단 시간을 평가하여, 소정 시간(60초) 이내에 용단된 경우를 ○(양호), 소정 시간 이내에 용단되지 않았을 경우를 ×(불량)로 평가하였다.Next, an embodiment of the protection element 1 will be described. In the first embodiment, the protection element 1 shown in Fig. 1 and the protection element provided with the rectangular heating element extraction electrode shown in Figs. 25 and 8 are prepared, and voltages of 50 V, 100 V, and 200 V are applied, respectively. The presence or absence of sparks at the time of doing this was determined. In addition, the fusing time of the fuse element was evaluated, and the case where the fuse element was fused within a predetermined time (60 seconds) was evaluated as ○ (good), and the case where the fuse was not fused within the predetermined time was evaluated as × (bad).

실시예 및 비교예에 관한 보호 소자의 각 부의 치수는, 이하와 같이 정의된다. 또한, 표 1에 나타내는 각 부의 수치는, E를 1로 했을 때의 비율을 나타내는 수치이다.The dimension of each part of the protection element which concerns on an Example and a comparative example is defined as follows. In addition, the numerical value of each part shown in Table 1 is a numerical value which shows the ratio when E is set to 1.

D: 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리D: distance between the tip of the heating element lead-out electrode and the heating element feeding electrode

E: 발열체의 통전 방향의 길이E: Length in the energization direction of the heating element

F: 발열체 인출 전극의 최소 폭F: Minimum width of the heating element lead-out electrode

G: 발열체 인출 전극의 최대 폭G: Maximum width of the heating element lead-out electrode

L: 발열체 인출 전극의 선단부의 측연부와 기초부의 측연부간의 폭L: Width between the side edge of the tip of the heating element lead-out electrode and the side edge of the base

P: 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이P: overlapping length of the heating element lead-out electrode and the heating element

Q: 발열체 인출 전극의 기초부의 길이Q: Length of the base of the heating element lead-out electrode

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[실시예 1][Example 1]

실시예 1에 관한 보호 소자는, 도 1에 도시하는 것을 사용하였다. 실시예 1에 관한 보호 소자에서는, 발열체 인출 전극에 기초부(폭(G): 0.33) 및 선단부(폭(F): 0.1)가 마련되고, 기초부는 선단부보다도 편측 0.06만큼 광폭으로 형성되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극은, 퓨즈 엘리먼트보다도 발열체 급전 전극측으로 돌출되지 않아, 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리(D)는 0.38을 확보하고, 또한 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이(P)는 0.62로 되어 있다.As the protection element according to Example 1, the one shown in FIG. 1 was used. In the protection element according to Example 1, a base portion (width G: 0.33) and a tip portion (width F: 0.1) are provided on the heating element lead-out electrode, and the base portion is formed to be 0.06 wider on one side than the tip portion. In addition, the heating element drawing electrode does not protrude toward the heating element feeding electrode side than the fuse element, so the distance (D) between the tip of the heating element extraction electrode and the heating element feeding electrode is 0.38, and the overlapping length (P) of the heating element extraction electrode and the heating element feeding electrode is set to 0.62.

[비교예 1][Comparative Example 1]

비교예 1에 관한 보호 소자는, 도 25에 도시하는 것을 사용하였다. 비교예 1에 관한 보호 소자에서는, 직사각 형상의 발열체 인출 전극(폭: 0.21)이 형성되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극은, 퓨즈 엘리먼트보다도 발열체 급전 전극측으로 돌출되어, 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리(D)는 0.07로 짧고, 또한 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이(P)는 0.93으로 되어 있다.As the protection element according to Comparative Example 1, the one shown in FIG. 25 was used. In the protection element according to Comparative Example 1, a rectangular heating element extraction electrode (width: 0.21) was formed. In addition, the heating element drawing electrode protrudes toward the heating element feeding electrode side than the fuse element, the distance (D) between the tip of the heating element extraction electrode and the heating element feeding electrode is as short as 0.07, and the overlapping length (P) of the heating element extraction electrode and the heating element is 0.93 is made of

[비교예 2][Comparative Example 2]

비교예 2에 관한 보호 소자는, 도 8에 도시하는 것을 사용하였다. 비교예 2에 관한 보호 소자도, 비교예 1과 마찬가지로, 직사각 형상의 발열체 인출 전극(폭: 0.21)을 사용하고 있다. 비교예 1과의 상위점은, 비교예 2에 관한 보호 소자에서는, 발열체 인출 전극이, 퓨즈 엘리먼트보다도 발열체 급전 전극측으로 돌출되어 있지 않은 점이다. 이에 의해, 비교예 2에서는, 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리(D)를 0.38 확보하고, 또한 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이(P)는 0.62로 되어 있다.As the protection element according to Comparative Example 2, the one shown in FIG. 8 was used. Similarly to Comparative Example 1, the protection element according to Comparative Example 2 uses a rectangular heating element lead-out electrode (width: 0.21). The difference from Comparative Example 1 is that, in the protection element according to Comparative Example 2, the heating-element lead-out electrode does not protrude toward the heating-element feeding electrode side than the fuse element. Thereby, in Comparative Example 2, the distance D between the front end of the heating element lead-out electrode and the heating element feeding electrode was secured by 0.38, and the overlapping length P between the heating element extraction electrode and the heating element was 0.62.

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표 2에 나타내는 바와 같이, 실시예 1에서는, 어느 전압을 인가한 경우에도 스파크의 발생이 없고, 또한 소정 시간 내에 퓨즈 엘리먼트를 용단시킬 수 있었다. 한편, 비교예 1에서는, 어느 전압을 인가한 경우에도 스파크가 발생하여, 소정 시간 내에 퓨즈 엘리먼트를 용단시킬 수 없었다. 또한, 비교예 2에서는, 어느 전압을 인가한 경우에도 스파크는 발생하지 않았지만, 폭: 0.21로 폭이 좁은 직사각 형상의 발열체 인출 전극을 사용하고 있기 때문에, 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체를 보유 지지하는 용량이 부족하여, 도 9에 도시하는 바와 같이, 제1, 제2 전극과의 사이에서 용융 도체가 연속하여, 소정 시간 내에 퓨즈 엘리먼트를 용단시킬 수 없었다.As shown in Table 2, in Example 1, no spark was generated even when any voltage was applied, and the fuse element could be blown by fusing within a predetermined time. On the other hand, in Comparative Example 1, sparks were generated even when any voltage was applied, and the fuse element could not be blown by fusing within a predetermined time. Further, in Comparative Example 2, no spark was generated even when any voltage was applied, but since a rectangular heating element extraction electrode having a narrow width of 0.21 was used, the capacity for holding the molten conductor of the fuse element was increased. In short, as shown in FIG. 9, a molten conductor was continuous between a 1st, 2nd electrode, and the fuse element could not be blown-off within a predetermined time.

[제2 실시 형태: 표면 발열체 양쪽 사이드 구조][Second Embodiment: Surface Heating Element Both Side Structures]

이어서, 본 기술이 적용된 보호 소자의 제2 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 보호 소자(1)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 상세를 생략하는 경우가 있다. 제2 실시 형태에 따른 보호 소자(30)는, 도 10의 (A) 내지 (C)에 도시하는 바와 같이, 절연 기판(2)과, 절연 기판(2)의 표면(2a)측에 마련된 퓨즈 엘리먼트(3)와, 절연 기판(2)에 형성되어, 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단하는 복수의 발열체(4)와, 발열체(4)의 일단과 접속되어 발열체(4)에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극(5)과, 발열체(4)를 피복하는 절연층(6)과, 발열체(4)의 타단과 접속되고, 절연층(6) 상에 발열체(4)를 따라 형성되어, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)가 보유 지지되는 발열체 인출 전극(7)을 갖는다.Next, 2nd Embodiment of the protection element to which this technique was applied is demonstrated. In addition, in the following description, about the structure similar to the protection element 1 mentioned above, the same code|symbol is attached|subjected and the detail may be abbreviate|omitted. The protection element 30 which concerns on 2nd Embodiment, as shown to FIG. 10(A) - (C), the insulated substrate 2 and the fuse provided in the surface 2a side of the insulated substrate 2 The element 3, a plurality of heating elements 4 formed on the insulating substrate 2 and fusion-cutting the fuse element 3 by heat generation, and a power supply terminal connected to one end of the heating element 4 to the heating element 4 is connected to the heating element feeding electrode 5, the insulating layer 6 covering the heating element 4, and the other end of the heating element 4, is formed along the heating element 4 on the insulating layer 6, It has a heat generating body lead-out electrode 7 by which the molten conductor 3a of the fuse element 3 is hold|maintained.

그리고, 보호 소자(30)는, 복수의 발열체(4)가 절연 기판(2) 상에 이격되어 병렬로 마련되어 있다. 각 발열체(4)는, 일단이 발열체 급전 전극(5)과 접속되고, 타단이 발열체 전극(8)과 접속되어 있다. 발열체 전극(8)은, 발열체 인출 전극(7)과 접속되어 있다. 각 발열체(4)는, 발열체 급전 전극(5)을 통해서 통전되면, 발열체 급전 전극(5)측이 고전위부로 되고, 발열체 전극(8) 및 발열체 인출 전극(7)측이 저전위부로 된다. 또한, 각 발열체(4)는 절연층(6)에 피복됨과 함께, 절연층(6) 상에 형성된 발열체 인출 전극(7)과 중첩되어 있다.In addition, the protection element 30 is provided in parallel with a plurality of heat generating elements 4 spaced apart from each other on the insulating substrate 2 . Each heating element 4 has one end connected to the heating element feeding electrode 5 and the other end connected to the heating element electrode 8 . The heating element electrode 8 is connected to the heating element extraction electrode 7 . In each heating element 4, when electricity is supplied through the heating element feeding electrode 5, the heating element feeding electrode 5 side becomes a high potential part, and the heating element electrode 8 and the heating element withdrawing electrode 7 side becomes a low potential part. In addition, each heating element 4 is covered with the insulating layer 6 and overlaps with the heating element lead-out electrode 7 formed on the insulating layer 6 .

보호 소자(30)에 형성된 발열체 인출 전극(7)은, Ag나 Cu 혹은 Ag나 Cu를 주성분으로 하는 합금 재료 등의 공지된 전극 재료를 사용해서 인쇄 등의 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다.The heating element extraction electrode 7 formed in the protection element 30 can be formed by well-known methods, such as printing, using well-known electrode materials, such as Ag, Cu, or an alloy material which has Ag or Cu as a main component.

발열체 인출 전극(7)은, 통전 시에 있어서의 각 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되는 선단부(7a)와 저전위부측으로 연장되는 기초부(7b)를 갖고, 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적(S1)이, 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적(S2)보다도 작다. 이에 의해, 보호 소자(30)는, 보호 소자(1)와 마찬가지로, 외부 회로로부터 고전압이 인가된 경우에도 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다.The heating element extraction electrode 7 has a tip portion 7a extending toward the high potential portion side of each heating element 4 when energized, and a base portion 7b extending toward the low potential portion side, the tip portion 7a and the heating element 4 . ) overlap area S1 is smaller than overlap area S2 between the base portion 7b and the heating element 4 . Accordingly, the protection element 30, like the protection element 1, is unlikely to generate a spark (discharge) even when a high voltage is applied from an external circuit, so that it is possible to safely and quickly cut off the current path.

또한, 도 10에 도시하는 보호 소자(30)에 있어서는, 발열체 인출 전극(7)은, 기초부(7b)에서 각 발열체(4)와 중첩되고, 선단부(7a)가 2개의 발열체(4)간의 영역 상에 형성되어, 선단부(7a)가 2개의 발열체(4)와 중첩되어 있지 않다. 발열체 인출 전극(7)의 선단부(7a)는, 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되어 있지만, 발열체(4)와의 중첩 면적과 중첩되어 있지 않은, 즉 발열체(4)와의 중첩 면적은 제로이며, 기초부(7b)의 발열체(4)와의 중첩 면적보다도 작다. 이에 의해, 선단부(7a)는, 발열체(4)의 고전위부와의 거리나 대향 면적(중첩 면적)이 작게 되어, 그만큼 방전 경로가 형성되기 어려워져 스파크가 발생하기 어렵게 되어 있다.In addition, in the protection element 30 shown in FIG. 10, the heat generating body lead-out electrode 7 overlaps each heat generating body 4 at the base part 7b, and the front-end|tip part 7a is between the two heat generating elements 4 formed on the region, so that the tip portion 7a does not overlap the two heating elements 4 . The tip portion 7a of the heating element lead-out electrode 7 extends toward the high potential portion of the heating element 4, but does not overlap with the overlapping area with the heating element 4, that is, the overlapping area with the heating element 4 is zero, It is smaller than the overlapping area of the base part 7b with the heat generating element 4 . As a result, the distance and the opposing area (overlapping area) of the distal end portion 7a of the heat generating element 4 with the high-potential portion of the heat generating element 4 is reduced, making it difficult to form a discharge path and thus less likely to generate sparks.

또한, 보호 소자(30)는, 도 11에 도시한 바와 같이, 발열체 인출 전극(7)의 선단부(7a)가 2개의 발열체(4)의 사이의 영역 상에 형성되고, 선단부(7a)의 일부를, 적어도 하나, 바람직하게는 2개의 발열체(4)와 중첩시켜도 된다. 도 11에 도시하는 구성에서도, 보호 소자(30)는, 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적(S1)이, 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적(S2)보다도 작게 되어, 고전압이 인가된 경우에도 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 선단부(7a)가 발열체(4)와 일부 중첩됨으로써, 발열체(4)의 열이 효율적으로 선단부(7a)에 전해져서, 보다 빠르게 퓨즈 엘리먼트(3)를 가열할 수 있다.In addition, as shown in FIG. 11, in the protection element 30, the front-end|tip part 7a of the heat generating body lead-out electrode 7 is formed in the area|region between the two heat generating elements 4, and the front-end|tip part 7a is a part. may overlap with at least one, preferably two heating elements 4 . Also in the configuration shown in FIG. 11 , in the protection element 30 , the overlapping area S1 between the tip portion 7a and the heating element 4 is smaller than the overlapping area S2 between the base portion 7b and the heating element 4 . Therefore, even when a high voltage is applied, it is difficult to generate a spark (discharge), so that the current path can be cut off safely and quickly. Further, since the tip portion 7a partially overlaps the heating element 4 , the heat of the heating element 4 is efficiently transmitted to the tip portion 7a , and the fuse element 3 can be heated more quickly.

도 12는 보호 소자(30)의 회로도이다. 보호 소자(30)는, 복수의 발열체(4)의 각 일단이 절연 기판(2)에 형성된 발열체 급전 전극(5)을 통해서 발열체(4)를 발열시키기 위한 전원에 접속되고, 각 발열체(4)의 타단이 발열체 인출 전극(7)을 통해서 퓨즈 엘리먼트(3)와 접속되어 있다.12 is a circuit diagram of the protection element 30 . The protection element 30 is connected to a power source for heating the heating element 4 through a heating element feeding electrode 5 at which each end of the plurality of heating elements 4 is formed on the insulating substrate 2, and each heating element 4 The other end of the is connected to the fuse element 3 through the heating element extraction electrode 7 .

[발열체 인출 전극(7)의 변형예][Modified example of the heating element extraction electrode 7]

도 13, 도 14는 발열체 인출 전극(7)의 변형예이다. 도 13에 도시하는 바와 같이, 발열체 인출 전극(7)은, 선단부(7a)를 직사각 형상으로 형성함과 함께, 선단부(7a)와 기초부(7b)를 경사면을 개재해서 연속시켜도 된다. 또한, 발열체 인출 전극(7)은, 도 14에 도시하는 바와 같이 선단부(7a)를 대략 사다리꼴 형상으로 형성해도 되고, 혹은 삼각 형상으로 형성해도 된다.13 and 14 are modified examples of the heating element lead-out electrode 7 . As shown in Fig. 13, the heat generating element lead-out electrode 7 may have the tip portion 7a formed in a rectangular shape, and the tip portion 7a and the base portion 7b may be continuous through an inclined surface. Moreover, as for the heat generating body lead-out electrode 7, as shown in FIG. 14, the front-end|tip part 7a may be formed in the substantially trapezoidal shape, or may be formed in the triangular shape.

또한, 보호 소자(30)는, 도 15에 도시하는 바와 같이, 절연 기판(2)의 이면(2b)에, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 보유 지지하는 보유 지지 전극(32)을 형성하고, 발열체 인출 전극(7)과 보유 지지 전극(32)을, 절연 기판(2)을 관통하는 관통 구멍(33)을 통해서 연속시켜, 용융된 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 관통 구멍(33)을 통해서 보유 지지 전극(32)측에 흡인하도록 해도 된다.In addition, as shown in FIG. 15 , the protection element 30 is a holding electrode 32 holding the molten conductor 3a of the fuse element 3 on the back surface 2b of the insulating substrate 2 . The molten conductor 3a of the fuse element 3 molten by forming the heat generating element lead-out electrode 7 and the holding electrode 32 continuously through the through hole 33 penetrating the insulating substrate 2 may be attracted to the holding electrode 32 side through the through hole 33 .

관통 구멍(33)은, 퓨즈 엘리먼트(3)가 용융되면, 모세관 현상에 의해 이 용융 도체(3a)를 흡인하여, 발열체 인출 전극(7) 상에서 보유 지지하는 용융 도체(3a)의 체적을 감소시킬 수 있다. 이에 의해, 도 16에 도시하는 바와 같이, 보호 소자의 고정격화, 고용량화에 수반하여 퓨즈 엘리먼트(3)가 대형화함으로써 용융량이 증대한 경우에도, 대량의 용융 도체(3a)를 보유 지지 전극(32), 발열체 인출 전극(7) 및 제1, 제2 전극(11, 12)에 의해 보유 지지할 수 있어, 퓨즈 엘리먼트(3)를 확실하게 용단할 수 있다.When the fuse element 3 is melted, the through hole 33 attracts the molten conductor 3a by capillary action to reduce the volume of the molten conductor 3a held on the heating element lead-out electrode 7 . can As a result, as shown in FIG. 16 , even when the amount of fusion increases due to the increase in size of the fuse element 3 along with increase in the fixed rating and high capacity of the protection element, a large amount of the molten conductor 3a is held by the holding electrode 32 . , can be held by the heating element lead-out electrode 7 and the first and second electrodes 11 and 12, and the fuse element 3 can be cut by fusing reliably.

보유 지지 전극(32)은, 발열체 인출 전극(7)과 마찬가지로, Ag나 Cu 혹은 Ag나 Cu를 주성분으로 하는 합금 재료 등의 공지된 전극 재료를 사용해서 인쇄 등의 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다.The holding electrode 32 can be formed by a known method such as printing using a known electrode material such as Ag, Cu, or an alloy material containing Ag or Cu as a main component, similarly to the heating element lead-out electrode 7 . have.

관통 구멍(33)은, 내면에 도전층(34)이 형성되어 있다. 도전층(34)이 형성됨으로써, 관통 구멍(33)은 용융 도체(3a)를 흡인하기 쉽게 할 수 있다. 도전층(34)은, 예를 들어 구리, 은, 금, 철, 니켈, 팔라듐, 납, 주석 중 어느 것, 또는 어느 것을 주성분으로 하는 합금에 의해 형성되고, 관통 구멍(33)의 내면을 전해 도금이나 도전 페이스트의 인쇄 등의 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다. 또한, 도전층(34)은, 복수의 금속선이나, 도전성을 갖는 리본의 집합체를 관통 구멍(33) 내에 삽입함으로써 형성해도 된다.A conductive layer 34 is formed on the inner surface of the through hole 33 . By forming the conductive layer 34, the through hole 33 can easily attract the molten conductor 3a. The conductive layer 34 is formed of, for example, any one of copper, silver, gold, iron, nickel, palladium, lead, and tin, or an alloy containing any of them as a main component, and electrolyzes the inner surface of the through hole 33 . It can form by well-known methods, such as plating and printing of an electrically conductive paste. Further, the conductive layer 34 may be formed by inserting a plurality of metal wires or an aggregate of conductive ribbons into the through holes 33 .

관통 구멍(33)의 도전층(34)은, 절연 기판(2)의 표면(2a)에 형성된 발열체 인출 전극(7)과 연속되어 있다. 발열체 인출 전극(7)은, 퓨즈 엘리먼트(3)를 지지함과 함께 용단 시에는 용융 도체(3a)가 응집되기 때문에, 발열체 인출 전극(7)과 도전층(34)이 연속함으로써, 용융 도체(3a)를 관통 구멍(33) 내에 유도하기 쉽게 할 수 있다.The conductive layer 34 of the through hole 33 is continuous with the heating element lead-out electrode 7 formed on the surface 2a of the insulating substrate 2 . Since the heating element extraction electrode 7 supports the fuse element 3 and the molten conductor 3a aggregates at the time of fusion cutting, when the heating element extraction electrode 7 and the conductive layer 34 are continuous, the molten conductor ( 3a) can be easily guided into the through hole 33 .

또한, 관통 구멍(33)의 도전층(34)은, 절연 기판(2)의 이면(2b)에 형성된 보유 지지 전극(32)과 연속되어 있다. 이에 의해, 퓨즈 엘리먼트(3)가 용융되면, 관통 구멍(33)을 통해서 흡인된 용융 도체(3a)를 보유 지지 전극(32)에 응집시킬 수 있어(도 16 참조), 보다 많은 용융 도체(3a)를 흡인하여, 발열체 인출 전극(7) 및 제1, 제2 전극(11, 12)에 의해 보유 지지되는 퓨즈 엘리먼트(3)의 용단 부위에서의 용융 도체(3a)의 체적을 감소시킬 수 있다.In addition, the conductive layer 34 of the through hole 33 is continuous with the holding electrode 32 formed on the back surface 2b of the insulating substrate 2 . Thereby, when the fuse element 3 is melted, the molten conductor 3a sucked through the through hole 33 can be aggregated on the holding electrode 32 (refer to Fig. 16), so that more molten conductors 3a ), the volume of the molten conductor 3a at the fusing site of the fuse element 3 held by the heating element extraction electrode 7 and the first and second electrodes 11 and 12 can be reduced. .

또한, 보호 소자(30)는, 관통 구멍(33)을 복수 형성함으로써, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 흡인하는 경로를 증가시켜서 보다 많은 용융 도체(3a)를 흡인함으로써, 용단 부위에서의 용융 도체(3a)의 체적을 감소시키도록 해도 된다.Moreover, the protection element 30 increases the path|route which attracts the molten conductor 3a of the fuse element 3 by forming the plurality of through-holes 33, and attracts more molten conductor 3a, so that a fusing site|part You may make it reduce the volume of the molten conductor 3a in

[발열체의 변형예][Modified example of heating element]

또한, 보호 소자(30)는, 복수의 발열체(4)의 형상을 대략 직사각 형상으로 형성하는 것 외에, 도 17에 도시하는 바와 같이, 저전위부측의 단부에 걸쳐서 L자상으로 형성된 돌출부(4a)를 갖고, 당해 돌출부(4a)를 서로 대향시키도록 형성해도 된다. 돌출부(4a)는, 도 17의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 발열체(4)의 길이 방향에 대하여 대략 직교해서 형성해도 되고, 도 17의 (C), (D)에 도시하는 바와 같이 테이퍼면을 가져도 된다. 또한, 발열체 인출 전극(7), 혹은 보유 지지 전극(32)은, 당해 돌출부(4a)에 중첩시켜도 된다.In addition, in the protection element 30, in addition to forming the shape of the plurality of heat generating elements 4 in a substantially rectangular shape, as shown in FIG. 17, the protrusion 4a formed in an L shape over the end on the low-potential part side. , and may be formed so that the protruding portions 4a are opposed to each other. The protrusion 4a may be formed substantially orthogonal to the longitudinal direction of the heat generating element 4 as shown in FIGS. 17A and 17B , and is shown in FIGS. 17C and 17D . You may have a tapered surface as mentioned above. In addition, the heat generating body lead-out electrode 7 or the holding electrode 32 may be superimposed on the said protrusion part 4a.

[제3 실시 형태: 이면 발열체 구조][Third Embodiment: Structure of Back Heating Element]

이어서, 본 기술이 적용된 보호 소자의 제3 실시 형태에 대해서 설명한다. 또한, 이하의 설명에 있어서, 상술한 보호 소자(1, 30)와 동일한 구성에 대해서는 동일한 부호를 부여하고 그 상세를 생략하는 경우가 있다. 제3 실시 형태에 따른 보호 소자(40)는, 도 18의 (A), (B)에 도시하는 바와 같이, 절연 기판(2)과, 절연 기판(2)의 표면(2a)측에 마련된 퓨즈 엘리먼트(3)와, 절연 기판(2)에 형성되어, 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단하는 복수의 발열체(4)와, 발열체(4)의 일단과 접속되어 발열체(4)에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극(5)과, 발열체(4)를 피복하는 절연층(6)과, 발열체(4)의 타단과 접속되고, 절연층(6) 상에 발열체(4)를 따라 형성되어, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)가 보유 지지되는 발열체 인출 전극(7)을 갖는다.Next, 3rd Embodiment of the protection element to which this technology was applied is demonstrated. In addition, in the following description, about the structure similar to the protection elements 1 and 30 mentioned above, the same code|symbol is attached|subjected and the detail may be abbreviate|omitted. The protection element 40 which concerns on 3rd Embodiment is the insulated substrate 2 and the fuse provided in the surface 2a side of the insulated substrate 2, as shown to Fig.18 (A), (B). The element 3, a plurality of heating elements 4 formed on the insulating substrate 2 and fusion-cutting the fuse element 3 by heat generation, and a power supply terminal connected to one end of the heating element 4 to the heating element 4 is connected to the heating element feeding electrode 5, the insulating layer 6 covering the heating element 4, the other end of the heating element 4, It has a heating-element lead-out electrode 7 by which the molten conductor 3a of the fuse element 3 is hold|maintained.

그리고, 보호 소자(40)는, 각 발열체(4), 발열체 급전 전극(5) 및 발열체 인출 전극(7)이, 퓨즈 엘리먼트(3)가 마련된 절연 기판(2)의 표면(2a)과 반대측의 이면(2b)에 형성되고, 절연 기판(2)의 표면(2a)에는, 퓨즈 엘리먼트(3)를 지지하는 지지 전극(41)이 형성되어 있다. 이면(2b)에 형성된 발열체 인출 전극(7)과 지지 전극(41)은, 절연 기판(2)을 관통하는 관통 구멍(42)을 통해서 연속되고, 이에 의해, 절연 기판(2)은, 용융된 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 관통 구멍(42)을 통해서 발열체 인출 전극(7)측에 흡인하여 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단하는 용단 부재(43)를 구성한다.And the protection element 40 has each heating element 4, the heating element feeding electrode 5, and the heating element extraction electrode 7 on the opposite side to the surface 2a of the insulated substrate 2 in which the fuse element 3 was provided. A support electrode 41 is formed on the back surface 2b and supports the fuse element 3 on the front surface 2a of the insulating substrate 2 . The heating element lead-out electrode 7 and the support electrode 41 formed on the back surface 2b are continuous through a through hole 42 penetrating the insulating substrate 2, whereby the insulating substrate 2 is melted A fusing member 43 for fusing the fuse element 3 is constituted by sucking the molten conductor 3a of the fuse element 3 to the heat generating body extraction electrode 7 side through the through hole 42 .

각 발열체(4)는, 일단이 발열체 급전 전극(5)과 접속되고, 타단이 발열체 전극(8)과 접속되어 있다. 발열체 전극(8)은, 발열체 인출 전극(7)과 접속되어 있다. 각 발열체(4)는, 발열체 급전 전극(5)을 통해서 통전되면, 발열체 급전 전극(5)측이 고전위부로 되고, 발열체 전극(8) 및 발열체 인출 전극(7)측이 저전위부로 된다. 또한, 각 발열체(4)는 절연층(6)에 피복됨과 함께, 절연층(6) 상에 형성된 발열체 인출 전극(7)과 중첩되어 있다.Each heating element 4 has one end connected to the heating element feeding electrode 5 and the other end connected to the heating element electrode 8 . The heating element electrode 8 is connected to the heating element extraction electrode 7 . In each heating element 4, when electricity is supplied through the heating element feeding electrode 5, the heating element feeding electrode 5 side becomes a high potential part, and the heating element electrode 8 and the heating element withdrawing electrode 7 side becomes a low potential part. In addition, each heating element 4 is covered with the insulating layer 6 and overlaps with the heating element lead-out electrode 7 formed on the insulating layer 6 .

발열체 인출 전극(7)은, 통전 시에 있어서의 각 발열체(4)의 고전위부측으로 연장되는 선단부(7a)와 저전위부측으로 연장되는 기초부(7b)를 갖고, 선단부(7a)와 발열체(4)의 중첩 면적(S1)이, 기초부(7b)와 발열체(4)의 중첩 면적(S2)보다도 작다. 이에 의해, 보호 소자(20)는, 보호 소자(1)와 마찬가지로, 외부 회로로부터 고전압이 인가된 경우에도 스파크(방전)가 발생하기 어려워 안전하면서도 또한 빠르게 전류 경로를 차단할 수 있다. 또한, 보호 소자(40)에 있어서도, 보호 소자(30)와 마찬가지로, 발열체 인출 전극(7)은, 도 10 내지 13에 도시하는 다양한 구성을 채용할 수 있다.The heating element extraction electrode 7 has a tip portion 7a extending toward the high potential portion side of each heating element 4 when energized, and a base portion 7b extending toward the low potential portion side, the tip portion 7a and the heating element 4 . ) overlap area S1 is smaller than overlap area S2 between the base portion 7b and the heating element 4 . Accordingly, the protection element 20, like the protection element 1, is unlikely to generate a spark (discharge) even when a high voltage is applied from an external circuit, so that it is possible to safely and quickly cut off the current path. In addition, also in the protection element 40, similarly to the protection element 30, the heat generating body extraction electrode 7 can employ|adopt various structures shown in FIGS.

지지 전극(41)은, 접속 땜납(9) 등의 접합 재료를 통해서 퓨즈 엘리먼트(3)와 접속되어, 퓨즈 엘리먼트(3)가 용융되면 용융 도체(3a)가 응집, 보유 지지된다. 또한, 지지 전극(41)에는, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 모세관 현상에 의해 흡인하는 관통 구멍(42)이 형성되고, 이에 의해 지지 전극(41) 상에서 보유 지지하는 용융 도체(3a)의 체적이 감소된다. 그리고, 도 19에 도시하는 바와 같이, 보호 소자(40)는, 대전류 용도에 대응하기 위해서 퓨즈 엘리먼트(3)의 단면적을 증대시킴으로써, 용융 도체(3a)의 양이 증대한 경우에도, 관통 구멍(42)에 흡인시킴과 함께 발열체 인출 전극(7)에서 보유 지지함으로써, 지지 전극(41)에서 보유 지지하는 용융 도체(3a)의 양을 감소시킬 수 있어, 퓨즈 엘리먼트(3)를 확실하게 용단할 수 있다.The support electrode 41 is connected to the fuse element 3 through a bonding material such as a connection solder 9 , and when the fuse element 3 is melted, the molten conductor 3a is aggregated and held. Further, in the support electrode 41, a through hole 42 for attracting the molten conductor 3a of the fuse element 3 by capillary action is formed, thereby holding the molten conductor 3a on the support electrode 41. The volume of 3a) is reduced. And, as shown in FIG. 19, the protection element 40 increases the cross-sectional area of the fuse element 3 in order to respond to a large current application, so that even when the amount of the molten conductor 3a increases, the through hole ( 42) and held by the heating element lead-out electrode 7, the amount of the molten conductor 3a held by the support electrode 41 can be reduced, and the fuse element 3 can be fused reliably. can

지지 전극(41)은, 발열체 인출 전극(7)과 마찬가지로, Ag나 Cu 혹은 Ag나 Cu를 주성분으로 하는 합금 재료 등의 공지된 전극 재료를 사용해서 인쇄 등의 공지된 방법에 의해 형성할 수 있다.The support electrode 41 can be formed by a known method such as printing using a known electrode material such as Ag, Cu, or an alloy material containing Ag or Cu as a main component, similarly to the heating element lead-out electrode 7 . .

또한, 관통 구멍(42)은, 상술한 관통 구멍(33)과 마찬가지로, 그 내면에 지지 전극(41) 및 발열체 인출 전극(7)과 연속하는 도전층(44)이 형성되어 있다. 도전층(44)은, 상기 도전층(34)과 마찬가지의 구성, 작용을 갖기 때문에, 상세는 생략한다. 또한, 보호 소자(40)는, 관통 구멍(42)을 복수 형성함으로써, 퓨즈 엘리먼트(3)의 용융 도체(3a)를 흡인하는 경로를 증가시켜서 보다 많은 용융 도체(3a)를 흡인함으로써, 용단 부위에서의 용융 도체(3a)의 체적을 감소시키도록 해도 된다.Further, in the through hole 42 , similarly to the through hole 33 described above, a conductive layer 44 continuous with the supporting electrode 41 and the heating element extraction electrode 7 is formed on the inner surface thereof. Since the conductive layer 44 has the same structure and action as the conductive layer 34, the details are omitted. Moreover, the protection element 40 increases the path|route which attracts the molten conductor 3a of the fuse element 3 by forming the plurality of through-holes 42, and attracts more molten conductor 3a, so that a fusing site|part You may make it reduce the volume of the molten conductor 3a in

또한, 절연 기판(2)의 표면(2a)에는, 지지 전극(41)과 함께 퓨즈 엘리먼트(3)에 접속됨과 함께, 용융 도체(3a)를 보유 지지하는 보조 전극(45)이 마련되어 있다. 또한, 퓨즈 엘리먼트(3)는, 절연 기판(2)과는 별도로 마련되어, 외부 회로와 접속된 제1, 제2 전극 단자(46, 47)과 접속 땜납(9) 등의 접합 재료를 통해서 접속되어 있다. 또한, 발열체 급전 전극(5)도, 마찬가지로 절연 기판(2)과는 별도로 마련되어, 외부 회로와 접속된 제3 전극 단자(48)와 접속되어 있다.Moreover, the auxiliary electrode 45 which holds the molten conductor 3a while being connected to the fuse element 3 together with the support electrode 41 is provided on the surface 2a of the insulated substrate 2 . Further, the fuse element 3 is provided separately from the insulating substrate 2 and is connected to the first and second electrode terminals 46 and 47 connected to an external circuit through a bonding material such as a connection solder 9 . have. Moreover, the heating element feeding electrode 5 is similarly provided separately from the insulating substrate 2, and is connected with the 3rd electrode terminal 48 connected with the external circuit.

이와 같은 구성을 갖는 절연 기판(2)은, 보조 전극(45) 및 지지 전극(41)이 접합 재료를 통해서 퓨즈 엘리먼트(3)에 접속되어, 발열체(4)가 통전, 발열되면 이 열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)를 용융시키고, 그 용융 도체(3a)를 관통 구멍(42)을 통해서 발열체 인출 전극(7)측에 흡인하여 차단하는 용단 부재(43)를 구성한다.In the insulating substrate 2 having such a configuration, the auxiliary electrode 45 and the supporting electrode 41 are connected to the fuse element 3 through a bonding material, and when the heating element 4 is energized and generates heat, the heat is generated by the fuse. The element 3 is melted, and the fusing member 43 for blocking the molten conductor 3a by sucking the molten conductor 3a through the through hole 42 to the side of the heat generating body lead-out electrode 7 is constituted.

또한, 보호 소자(40)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 퓨즈 엘리먼트(3)를 복수의 용단 부재(43)에 끼움 지지시켜도 된다. 도 20에 도시하는 보호 소자(40)는, 용단 부재(43)가, 퓨즈 엘리먼트(3)의 한쪽 면 및 다른 쪽 면에 각각 배치되어 있다. 도 21은 보호 소자(40)의 회로도이다. 퓨즈 엘리먼트(3)의 표면 및 이면에 배치된 각 용단 부재(43)는, 각각 발열체(4)의 일단이, 각 절연 기판(2)에 형성된 발열체 인출 전극(7) 및 지지 전극(41)을 통해서 퓨즈 엘리먼트(3)와 접속되고, 발열체(4)의 타단이 각 절연 기판(2)에 형성된 발열체 급전 전극(5)을 통해서 발열체(4)를 발열시키기 위한 전원에 접속된다.In addition, the protection element 40 may hold the fuse element 3 by the some fusing member 43, as shown in FIG. In the protection element 40 shown in FIG. 20 , the fusing member 43 is arranged on one surface and the other surface of the fuse element 3 , respectively. 21 is a circuit diagram of the protection element 40 . Each of the fusing members 43 disposed on the front and back surfaces of the fuse element 3 has one end of the heating element 4 formed on each insulated substrate 2 by a heating element extraction electrode 7 and a supporting electrode 41 , respectively. It is connected to the fuse element 3 via the fuse element 3, and the other end of the heating element 4 is connected to a power source for generating heat from the heating element 4 through the heating element feeding electrode 5 formed on each insulating substrate 2 .

또한, 도 22에 도시하는 바와 같이, 보호 소자(40)는, 발열체(4)의 발열에 의해 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단할 때는, 퓨즈 엘리먼트(3)의 양면에 접속된 각 용단 부재(43, 43)의 발열체(4)가 발열하여, 퓨즈 엘리먼트(3)의 양면으로부터 가열한다. 따라서, 보호 소자(40)는, 대전류 용도에 대응하기 위해서 퓨즈 엘리먼트(3)의 단면적을 증대시킨 경우에도, 빠르게 퓨즈 엘리먼트(3)를 가열하여 용단할 수 있다.Moreover, as shown in FIG. 22, when the protection element 40 cuts the fuse element 3 by heat_generation|fever of the heat generating body 4, each fusing member 43 connected to both surfaces of the fuse element 3 is carried out. , 43 , heats up and heats from both surfaces of the fuse element 3 . Therefore, even when the cross-sectional area of the fuse element 3 is increased in order to respond to a large current application, the protection element 40 can heat the fuse element 3 quickly and cut it by melting.

또한, 보호 소자(40)는, 퓨즈 엘리먼트(3)의 양면으로부터 용융 도체(3a)를, 각 용단 부재(43)의 절연 기판(2)에 형성한 각 관통 구멍(42) 내에 흡인한다. 따라서, 보호 소자(40)는, 대전류 용도에 대응하기 위해서 퓨즈 엘리먼트(3)의 단면적을 증대시켜 용융 도체(3a)가 다량으로 발생한 경우에도, 복수의 용단 부재(43)에 의해 흡인하여, 확실하게 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단시킬 수 있다. 또한, 보호 소자(40)는, 복수의 용단 부재(43)에 의해 용융 도체(3a)를 흡인함으로써, 보다 빠르게 퓨즈 엘리먼트(3)를 용단시킬 수 있다.Moreover, the protection element 40 attracts the molten conductor 3a from both surfaces of the fuse element 3 into each through hole 42 formed in the insulating substrate 2 of each fusion|fusion cutting member 43. As shown in FIG. Therefore, the protection element 40 increases the cross-sectional area of the fuse element 3 in order to respond to a large current application, and even when the molten conductor 3a generate|occur|produces in a large amount, it is attracted|sucked by the some fusing member 43, and reliably It is possible to blow the fuse element 3 by fusion. Moreover, the protection element 40 can blow-cut the fuse element 3 more rapidly by attracting|sucking the molten conductor 3a with the some fusing member 43.

보호 소자(40)는, 퓨즈 엘리먼트(3)로서, 내층을 구성하는 저융점 금속을 고융점 금속으로 피복하는 피복 구조를 사용한 경우에도, 퓨즈 엘리먼트(3)를 빠르게 용단시킬 수 있다. 즉, 고융점 금속으로 피복된 퓨즈 엘리먼트(3)는, 발열체(4)가 발열한 경우에도, 외층의 고융점 금속이 용융되는 온도까지 가열하는데 시간을 요한다. 여기서, 보호 소자(40)는, 복수의 용단 부재(43)를 구비하여, 동시에 각 발열체(4)를 발열시킴으로써, 외층의 고융점 금속을 빠르게 용융 온도까지 가열할 수 있다. 따라서, 보호 소자(40)에 의하면, 외층을 구성하는 고융점 금속층의 두께를 두껍게 할 수 있어, 더한층의 고정격화를 도모하면서, 속 용단 특성을 유지할 수 있다.The protection element 40 can blow the fuse element 3 quickly by fusing even when a covering structure in which a low-melting-point metal constituting an inner layer is covered with a high-melting-point metal is used as the fuse element 3 . That is, the fuse element 3 coated with the high-melting-point metal takes time to heat to a temperature at which the outer layer of the high-melting-point metal is melted, even when the heating element 4 generates heat. Here, the protection element 40 is provided with the some fusion|melting member 43, and can heat the refractory-point metal of an outer layer to a melting|fusing temperature quickly by heating each heat generating element 4 at the same time. Therefore, according to the protection element 40, the thickness of the high-melting-point metal layer which comprises an outer layer can be thickened, and rapid melting|fusing characteristic can be maintained, aiming at the further fixed rating.

또한, 보호 소자(40)는, 도 20에 도시하는 바와 같이, 한 쌍의 용단 부재(43, 43)가 대향해서 퓨즈 엘리먼트(3)에 접속되는 것이 바람직하다. 이에 의해, 보호 소자(40)는, 한 쌍의 용단 부재(43, 43)에서, 퓨즈 엘리먼트(3)의 동일 개소를 양면측으로부터 동시에 가열함과 함께 용융 도체(3a)를 흡인할 수 있어, 보다 빠르게 퓨즈 엘리먼트(3)를 가열, 용단할 수 있다.Moreover, as for the protection element 40, as shown in FIG. 20, it is preferable that a pair of fusing member 43, 43 opposes and it is connected to the fuse element 3. As shown in FIG. Thereby, in the pair of fuse members 43 and 43, the protection element 40 can heat the same location of the fuse element 3 simultaneously from both sides, and can attract the molten conductor 3a, The fuse element 3 can be heated and melted faster.

또한, 보호 소자(40)는, 한 쌍의 용단 부재(43, 43)의 각 절연 기판(2)에 형성된 보조 전극(45) 및 지지 전극(41)이 퓨즈 엘리먼트(3)를 개재해서 서로 대향하는 것이 바람직하다. 이에 의해, 한 쌍의 용단 부재(43, 43)가 대칭으로 접속됨으로써, 리플로우 실장 시 등에 있어서, 퓨즈 엘리먼트(3)에 대한 부하가 걸리는 방식이 언밸런스로 되지 않아, 변형에 대한 내성을 향상시킬 수 있다.Further, in the protection element 40 , the auxiliary electrode 45 and the supporting electrode 41 formed on each insulating substrate 2 of the pair of fusing members 43 and 43 are opposed to each other via the fuse element 3 . It is preferable to do As a result, since the pair of fusing members 43 and 43 are symmetrically connected, the manner in which a load is applied to the fuse element 3 during reflow mounting or the like is not unbalanced, thereby improving resistance to deformation. can

또한, 발열체(4)는, 절연 기판(2)의 표면(2a), 이면(2b)에 형성하는 어느 경우에 있어서든, 관통 구멍(42)의 양측에 형성하는 것이, 지지 전극(41) 및 발열체 인출 전극(7)을 가열하고, 또한 보다 많은 용융 도체(3a)를 응집, 흡인하는 데 있어서 바람직하다.In addition, in any case where the heating element 4 is formed on the front surface 2a and the back surface 2b of the insulating substrate 2, the support electrode 41 and It is preferable when heating the heat generating body lead-out electrode 7, and coagulating and attracting|sucking more molten conductor 3a.

제2 실시예second embodiment

이어서, 보호 소자(30)의 실시예에 대해서 설명한다. 제2 실시예에서는, 도 10에 도시하는 보호 소자(30)와, 도 26 및 도 23에 도시하는 직사각 형상의 발열체 인출 전극이 마련된 보호 소자를 준비하여, 각각 50V, 100V, 200V의 전압을 인가했을 때의 스파크 유무를 판정하였다. 또한, 퓨즈 엘리먼트의 용단 시간을 평가하여, 소정 시간(60초) 이내에 용단한 경우를 ○(양호), 소정 시간 이내에 용단하지 않았을 경우를 ×(불량)로 평가하였다.Next, an embodiment of the protection element 30 will be described. In the second embodiment, the protection element 30 shown in Fig. 10 and the protection element provided with the rectangular heating element extraction electrode shown in Figs. 26 and 23 are prepared, and voltages of 50 V, 100 V, and 200 V are applied, respectively. The presence or absence of sparks at the time of doing this was determined. Further, the fusing time of the fuse element was evaluated, and the case where the fuse was cut within a predetermined time (60 seconds) was evaluated as ○ (good), and the case where the fuse was not cut within the predetermined time was evaluated as × (bad).

실시예 및 비교예에 관한 보호 소자의 각 부의 치수는, 이하와 같이 정의된다. 또한, 표 3에 나타내는 각 부의 수치는 실시예 2의 E를 1로 했을 때의 비율을 나타내는 수치이다.The dimension of each part of the protection element which concerns on an Example and a comparative example is defined as follows. In addition, the numerical value of each part shown in Table 3 is a numerical value which shows the ratio when E of Example 2 is set to 1.

D: 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리D: distance between the tip of the heating element lead-out electrode and the heating element feeding electrode

E: 발열체의 통전 방향의 길이E: Length in the energization direction of the heating element

F: 발열체 인출 전극의 최소 폭F: Minimum width of the heating element lead-out electrode

G: 발열체 인출 전극의 최대 폭G: Maximum width of the heating element lead-out electrode

L: 발열체 인출 전극의 선단부의 측연부와 기초부의 측연부간의 폭L: Width between the side edge of the tip of the heating element lead-out electrode and the side edge of the base

M: 발열체의 기판 외측 측연부와 발열체 인출 전극의 (선단부의) 측연부간의 폭M: the width between the outer side edge of the substrate of the heating element and the (tip portion) side edge of the heating element lead-out electrode

N: 발열체 인출 전극의 (선단부의) 측연부와 발열체 측연부의 발열체 폭 방향의 거리N: The distance in the width direction of the side edge of the heating element lead-out electrode and the side edge of the heating element in the width direction.

P: 발열체 인출 전극의 길이P: length of the heating element extraction electrode

Q: 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이Q: The overlapping length of the heating element lead-out electrode and the heating element

Figure pct00003
Figure pct00003

[실시예 2][Example 2]

실시예 2에 관한 보호 소자는, 도 10에 도시하는 것을 사용하였다. 실시예 2에 관한 보호 소자에서는, 발열체 인출 전극에 기초부(폭(G): 0.71) 및 선단부(폭(F): 0.21)가 마련되고, 기초부는 선단부보다도 편측 0.25만큼 광폭으로 형성되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극은, 퓨즈 엘리먼트보다도 발열체 급전 전극측으로 돌출되지 않아, 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리(D)는 0.04이며, 또한 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이(Q)는 0.54로 되어 있다.As the protection element according to Example 2, the one shown in FIG. 10 was used. In the protection element according to the second embodiment, a base portion (width G: 0.71) and a tip portion (width F: 0.21) are provided on the heat generating element lead-out electrode, and the base portion is formed to be wider than the tip portion by 0.25 on one side. In addition, the heating element lead-out electrode does not protrude toward the heating element feeding electrode side than the fuse element, and the distance (D) between the tip of the heating element extraction electrode and the heating element feeding electrode is 0.04, and the overlapping length (Q) of the heating element extraction electrode and the heating element is 0.54 is made of

[비교예 3][Comparative Example 3]

비교예 3에 관한 보호 소자는, 도 26에 도시하는 것을 사용하였다. 비교예 3에 관한 보호 소자에서는, 직사각 형상의 발열체 인출 전극(폭: 0.44)이 형성되어 있다. 또한, 발열체 인출 전극은, 퓨즈 엘리먼트보다도 발열체 급전 전극측으로 돌출되지 않아, 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리(D)는 0.04이며, 또한 발열체 인출 전극과 발열체의 중첩 길이(Q)는 0.96으로 되어 있다.As the protection element according to Comparative Example 3, the one shown in FIG. 26 was used. In the protection element according to Comparative Example 3, a rectangular heating element extraction electrode (width: 0.44) was formed. Further, the heating element lead-out electrode does not protrude toward the heating element feeding electrode side than the fuse element, and the distance (D) between the tip of the heating element extraction electrode and the heating element feeding electrode is 0.04, and the overlapping length Q between the heating element extraction electrode and the heating element is 0.96. is made of

[비교예 4][Comparative Example 4]

비교예 4에 관한 보호 소자는, 도 23에 도시하는 것을 사용하였다. 비교예 4에 관한 보호 소자도, 비교예 3과 마찬가지로, 직사각 형상의 발열체 인출 전극(폭: 0.21)을 사용하고 있다. 비교예 3과의 상위점은, 비교예 4에 관한 보호 소자에서는, 발열체 인출 전극이 발열체와 중첩되어 있지 않은 점이다(Q=0.00). 또한, 비교예 4에서는, 발열체 인출 전극의 선단부와 발열체 급전 전극의 거리(D)는 0.04이다.As the protection element according to Comparative Example 4, the one shown in FIG. 23 was used. Similarly to Comparative Example 3, the protection element according to Comparative Example 4 used a rectangular heating element extraction electrode (width: 0.21). The difference from Comparative Example 3 is that, in the protection element according to Comparative Example 4, the heating element extraction electrode does not overlap the heating element (Q=0.00). Further, in Comparative Example 4, the distance D between the tip of the heating element lead-out electrode and the heating element feeding electrode was 0.04.

Figure pct00004
Figure pct00004

표 4에 나타내는 바와 같이, 실시예 2에서는, 어느 전압을 인가한 경우에도, 스파크의 발생이 없고, 또한 소정 시간 내에 퓨즈 엘리먼트를 용단시킬 수 있었다. 한편, 비교예 3에서는, 100V 및 200V의 전압을 인가한 경우에 스파크가 발생하여, 소정 시간 내에 퓨즈 엘리먼트를 용단시킬 수 없었다. 또한, 비교예 4에서는, 어느 전압을 인가한 경우에도 스파크는 발생하지 않았지만, 폭: 0.21로 폭이 좁은 직사각 형상의 발열체 인출 전극을 사용하고 있기 때문에, 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체를 보유 지지하는 용량이 부족하여, 도 24에 도시하는 바와 같이, 제1, 제2 전극과의 사이에서 용융 도체가 연속하여, 소정 시간 내에 퓨즈 엘리먼트를 용단시킬 수 없었다.As shown in Table 4, in Example 2, even when any voltage was applied, there was no spark generation, and the fuse element could be blown by fusing within a predetermined time. On the other hand, in Comparative Example 3, sparks were generated when voltages of 100V and 200V were applied, and the fuse element could not be blown by fusing within a predetermined time. Further, in Comparative Example 4, no spark was generated even when any voltage was applied, but since a rectangular heating element extraction electrode having a narrow width of 0.21 was used, the capacity for holding the molten conductor of the fuse element was increased. It was insufficient, and as shown in FIG. 24, the molten conductor was continuous between a 1st, 2nd electrode, and the fuse element could not be blown-off within a predetermined time.

1: 보호 소자 2: 절연 기판
2a: 표면 2b: 이면
3: 퓨즈 엘리먼트 3a: 용융 도체
4: 발열체 4a: 돌출부
5: 발열체 급전 전극 5a: 제3 외부 접속 전극
6: 절연층 7: 발열체 인출 전극
7a: 선단부 7b: 기초부
8: 발열체 전극 9: 접속 땜납
11: 제1 전극 11a: 제1 외부 접속 전극
12: 제2 전극 12a: 제2 외부 접속 전극
13: 저융점 금속층 14: 고융점 금속층
17: 규제 벽 20: 배터리 팩
20a: 정극 단자 20b: 부극 단자
21a 내지 21d: 배터리 셀 22: 충전 장치
23: 전류 제어 소자 24: 제어부
25: 배터리 스택 26: 충방전 제어 회로
27: 검출 회로 28: 전류 제어 소자
30: 보호 소자 32: 보유 지지 전극
33: 관통 구멍 34: 도전층
40: 보호 소자 41: 지지 전극
42: 관통 구멍 43: 용단 부재
44: 도전층 45: 보조 전극
46: 제1 전극 단자 47: 제2 전극 단자
48: 제3 전극 단자
1: Protection element 2: Insulation substrate
2a: surface 2b: back side
3: fuse element 3a: molten conductor
4: heating element 4a: protrusion
5: heating element feeding electrode 5a: third external connection electrode
6: Insulation layer 7: Heating element extraction electrode
7a: tip 7b: base
8: Heating element electrode 9: Connection solder
11: first electrode 11a: first external connection electrode
12: second electrode 12a: second external connection electrode
13: low melting point metal layer 14: high melting point metal layer
17: regulatory wall 20: battery pack
20a: positive terminal 20b: negative terminal
21a to 21d: battery cell 22: charging device
23: current control element 24: control unit
25: battery stack 26: charge and discharge control circuit
27: detection circuit 28: current control element
30: protection element 32: holding electrode
33: through hole 34: conductive layer
40: protection element 41: support electrode
42: through hole 43: fusing member
44: conductive layer 45: auxiliary electrode
46: first electrode terminal 47: second electrode terminal
48: third electrode terminal

Claims (15)

절연 기판과,
상기 절연 기판의 일면측에 마련된 퓨즈 엘리먼트와,
상기 절연 기판에 형성되어, 발열에 의해 상기 퓨즈 엘리먼트를 용단하는 발열체와,
상기 발열체의 일단과 접속되어 상기 발열체에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극과,
상기 발열체를 피복하는 절연층과,
상기 발열체의 타단과 접속되고, 상기 절연층 상에 상기 발열체를 따라 형성되어, 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체가 보유 지지되는 발열체 인출 전극을 갖고,
상기 발열체는, 상기 발열체 급전 전극을 통해서 통전되면, 상기 발열체 급전 전극측이 고전위부로 되고, 상기 발열체 인출 전극측이 저전위부로 되고,
상기 발열체 인출 전극은, 상기 발열체의 고전위부측으로 연장되는 선단부와 상기 발열체의 중첩 면적이, 상기 발열체의 저전위부측으로 연장되는 기초부와 상기 발열체의 중첩 면적보다도 작은 것을 특징으로 하는, 보호 소자.
an insulated substrate;
a fuse element provided on one side of the insulating substrate;
a heating element formed on the insulating substrate to melt the fuse element by heat generation;
a heating element feeding electrode connected to one end of the heating element and serving as a power supply terminal to the heating element;
an insulating layer covering the heating element;
a heating element lead-out electrode connected to the other end of the heating element and formed along the heating element on the insulating layer to hold the molten conductor of the fuse element;
When the heating element is energized through the heating element feeding electrode, the heating element feeding electrode side becomes a high potential part, and the heating element lead-out electrode side becomes a low potential part,
In the heating element lead-out electrode, an overlapping area of the front end portion extending toward the high potential portion of the heating element and the heating element is smaller than the overlapping area of the base portion extending toward the low potential portion of the heating element and the heating element, A protection element, characterized in that.
제1항에 있어서, 상기 발열체의 통전 방향과 직교하는 방향을 폭 방향으로 했을 때,
발열체 인출 전극은, 상기 선단부의 폭이 상기 기초부의 폭보다도 좁은, 보호 소자.
The width direction according to claim 1, wherein a direction orthogonal to an energization direction of the heat generating element is defined as a width direction,
The heating element lead-out electrode is a protection element, wherein the width of the tip portion is narrower than the width of the base portion.
제2항에 있어서, 상기 선단부가 상기 기초부와 동등한 폭을 갖는다고 상정한 경우에 있어서의 당해 상정 영역에 있어서, 상기 발열체와의 중첩 면적이, 상기 상정 영역에서의 상기 발열체와의 비중첩 면적보다도 좁은, 보호 소자.3 . The assumed region according to claim 2 , wherein an overlapping area with the heating element is a non-overlapping area with the heating element in the assumed region when it is assumed that the tip portion has a width equal to that of the base portion. A narrower, protective element. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 선단부의 면적이, 상기 기초부의 면적보다도 작은, 보호 소자.The protection element according to any one of claims 1 to 3, wherein an area of the tip portion of the heat generating element lead-out electrode is smaller than an area of the base portion. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 선단부의 전부가 상기 발열체와 중첩되는, 보호 소자.The protection element according to any one of claims 1 to 3, wherein, in the heating element lead-out electrode, the entirety of the tip portion overlaps the heating element. 제4항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 선단부의 전부가 상기 발열체와 중첩되는, 보호 소자.The protection element according to claim 4, wherein, in the heating element lead-out electrode, all of the tip portion overlaps the heating element. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은 상기 퓨즈 엘리먼트가 탑재되고,
상기 발열체 인출 전극의 선단부는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 측연부보다도 상기 발열체 급전 전극측으로 돌출되지 않는, 보호 소자.
The method of any one of claims 1 to 3, wherein the fuse element is mounted on the heating element lead-out electrode;
A protection element, wherein a tip portion of the heating-element lead-out electrode does not protrude toward the heating-element feeding electrode side than a side edge portion of the fuse element.
제1항에 있어서, 복수의 상기 발열체가 상기 절연 기판 상에 이격되어 병렬로 마련되어 있는, 보호 소자.The protection element according to claim 1, wherein a plurality of the heating elements are provided in parallel and spaced apart from each other on the insulating substrate. 제8항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 선단부가 상기 2개의 발열체의 사이의 영역 상에 형성되고,
상기 선단부는, 상기 2개의 발열체와 중첩되어 있지 않은, 보호 소자.
The method according to claim 8, wherein, in the heating element lead-out electrode, the tip portion is formed on a region between the two heating elements,
The said tip part does not overlap with the said two heat generating elements, The protection element.
제8항에 있어서, 상기 발열체 인출 전극은, 상기 선단부가 상기 2개의 발열체의 사이의 영역 상에 형성되고, 상기 선단부의 일부가, 적어도 하나의 상기 발열체와 중첩되는, 보호 소자.The protection element according to claim 8, wherein, in the heating element lead-out electrode, the tip portion is formed on a region between the two heating elements, and a part of the tip portion overlaps with at least one heating element. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 기판의 일면과 반대측의 다른 면에는, 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체를 보유 지지하는 보유 지지 전극이 형성되고,
상기 발열체 인출 전극과 상기 보유 지지 전극이, 상기 절연 기판을 관통하는 관통 구멍을 통해서 연속되고,
상기 절연 기판은, 용융된 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체를, 상기 관통 구멍을 통해서 상기 보유 지지 전극측에 흡인하는, 보호 소자.
The holding electrode for holding the molten conductor of the fuse element is formed on the other side opposite to one side of the insulating substrate according to any one of claims 8 to 10,
the heating element extraction electrode and the holding electrode are continuous through a through hole penetrating the insulating substrate;
The said insulating board|substrate attracts the molten conductor of the said fuse element which melted through the said through-hole to the said holding electrode side, The protection element.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 절연 기판은, 상기 발열체, 상기 발열체 급전 전극 및 상기 발열체 인출 전극이, 상기 퓨즈 엘리먼트가 마련된 상기 절연 기판의 일면과 반대측의 다른 면에 형성되고,
상기 절연 기판의 일면에는, 상기 퓨즈 엘리먼트를 지지하는 지지 전극이 형성되고,
상기 발열체 인출 전극과 상기 지지 전극이, 상기 절연 기판을 관통하는 관통 구멍을 통해서 연속되고,
상기 절연 기판은, 용융된 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체를, 상기 관통 구멍을 통해서 상기 발열체 인출 전극측에 흡인하는 용단 부재를 구성하는, 보호 소자.
The insulating substrate according to any one of claims 8 to 10, wherein the heating element, the heating element feeding electrode, and the heating element withdrawing electrode are formed on the other surface opposite to one surface of the insulating substrate on which the fuse element is provided. become,
A support electrode for supporting the fuse element is formed on one surface of the insulating substrate;
The heating element lead-out electrode and the support electrode are continuous through a through hole penetrating the insulating substrate,
The said insulating substrate constitutes a fusing member which attracts|sucks the molten conductor of the said fuse element to the said heat generating-element extraction electrode side through the said through-hole, The protection element which comprises.
제12항에 있어서, 상기 퓨즈 엘리먼트가 상기 용단 부재에 끼움 지지되어 있는, 보호 소자.The protection element of Claim 12 by which the said fuse element is clamped by the said fusing member. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발열체 급전 전극에 인가되는 전압은 100V 이상인, 보호 소자.The protection element according to any one of claims 1 to 3, wherein the voltage applied to the heating element feeding electrode is 100 V or more. 1개 이상의 배터리 셀과,
상기 배터리 셀의 충방전 경로 상에 접속되어, 해당 충방전 경로를 차단하는 보호 소자와,
상기 배터리 셀의 전압 값을 검출해서 상기 보호 소자에의 통전을 제어하는 전류 제어 소자를 구비하고,
상기 보호 소자는,
절연 기판과,
상기 절연 기판의 일면측에 마련된 퓨즈 엘리먼트와,
상기 절연 기판에 형성되어, 발열에 의해 상기 퓨즈 엘리먼트를 용단하는 발열체와,
상기 발열체의 일단과 접속되어 상기 발열체에의 급전 단자로 되는 발열체 급전 전극과,
상기 발열체를 피복하는 절연층과,
상기 발열체의 타단과 접속되고, 상기 절연층 상에 상기 발열체를 따라 형성되어, 상기 퓨즈 엘리먼트의 용융 도체가 보유 지지되는 발열체 인출 전극을 갖고,
상기 발열체는, 상기 발열체 급전 전극을 통해서 통전되면, 상기 발열체 급전 전극측이 고전위부로 되고, 상기 발열체 인출 전극측이 저전위부로 되고,
상기 발열체 인출 전극은, 상기 발열체의 고전위부측으로 연장되는 선단부와 상기 발열체의 중첩 면적이, 상기 발열체의 저전위부측으로 연장되는 기초부와 상기 발열체의 중첩 면적보다도 작은 것을 특징으로 하는, 배터리 팩.
one or more battery cells;
a protection element connected to the charging/discharging path of the battery cell to block the charging/discharging path;
and a current control element that detects the voltage value of the battery cell and controls energization of the protection element;
The protection element is
an insulated substrate;
a fuse element provided on one side of the insulating substrate;
a heating element formed on the insulating substrate to melt the fuse element by heat generation;
a heating element feeding electrode connected to one end of the heating element and serving as a power supply terminal to the heating element;
an insulating layer covering the heating element;
a heating element lead-out electrode connected to the other end of the heating element and formed along the heating element on the insulating layer to hold the molten conductor of the fuse element;
When the heating element is energized through the heating element feeding electrode, the heating element feeding electrode side becomes a high potential part, and the heating element lead-out electrode side becomes a low potential part,
In the heating element lead-out electrode, an overlapping area of the front end portion extending toward the high potential portion of the heating element and the heating element is smaller than the overlapping area of the base portion extending toward the low potential portion of the heating element and the heating element, characterized in that the battery pack.
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